JPH10234868A - Systems and methods for data compression and non-linear sampling for use in implantable and battery-powered devices and the like - Google Patents

Systems and methods for data compression and non-linear sampling for use in implantable and battery-powered devices and the like

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JPH10234868A
JPH10234868A JP10037176A JP3717698A JPH10234868A JP H10234868 A JPH10234868 A JP H10234868A JP 10037176 A JP10037176 A JP 10037176A JP 3717698 A JP3717698 A JP 3717698A JP H10234868 A JPH10234868 A JP H10234868A
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signal
sample
data
value
sampling
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JP10037176A
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Japanese (ja)
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Muellenberg Lambert
ランバート・ミューレンバーグ
Vejant Kohn
コーン・ヴェイヤント
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Medtronic Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 植込形ペースメーカ等のバッテリ駆動式デバ
イスで生成されるアナログ信号をディジタル化して圧縮
するシステム及び方法において、圧縮率を向上させ、信
号処理量を低減し、電力消費量を低減する。 【解決手段】 時間と共に変化するスレショルド信号を
発生させ、サンプル・クロックが発生するごとにアナロ
グ信号とスレショルド信号とを比較し、アナログ信号が
スレショルド信号を超えていなければサンプルを取り込
まずに見送ることで非線形サンプリングを行う。スレシ
ョルド信号は、アナログ・レベル信号と、複数の離散レ
ベルの信号とのいずれとすることもできる。非線形サン
プリングしたデータに圧縮処理を施し、このとき、振幅
値データと見送ったサンプルの個数を表すデータとの両
方を圧縮する。こうして得られたデータが後に圧縮解除
される。ペースメーカにおいては、その圧縮データに、
マーカ・チャネル事象の発生時刻及び種別を表すデータ
を付加する。
(57) Abstract: A system and method for digitizing and compressing an analog signal generated by a battery-operated device such as an implantable pacemaker, wherein the compression ratio is improved, the signal processing amount is reduced, and the power is reduced. Reduce consumption. A time-varying threshold signal is generated, and each time a sample clock is generated, the analog signal is compared with the threshold signal. If the analog signal does not exceed the threshold signal, sampling is skipped without taking a sample. Perform non-linear sampling. The threshold signal can be either an analog level signal or a plurality of discrete level signals. A compression process is performed on the non-linearly sampled data. At this time, both the amplitude value data and the data representing the number of samples that have been forgotten are compressed. The data thus obtained is subsequently decompressed. In a pacemaker, the compressed data
Data indicating the occurrence time and type of the marker channel event is added.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、アナログ信号の、
また特に心電信号等をはじめとする生理的信号の圧縮及
びサンプリングを行うためのシステムであって、データ
損失量が比較的少ない上にデータ処理量自体も非常に少
ない効率的なデータ圧縮を行えるようにしたシステムに
関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an analog signal,
A system for compressing and sampling a physiological signal such as an electrocardiographic signal, etc., which can perform efficient data compression with a relatively small amount of data loss and a very small amount of data processing itself. As for the system.

【0002】[0002]

【従来の技術】この10年ほどの間の大幅な技術の進歩
により、バッテリ駆動式の植込形デバイスに、ディジタ
ル化した生理的信号のエピソードを格納するための処理
回路及びメモリを内蔵することが可能になった。例えば
ペースメーカの場合には、心内膜信号を検出してディジ
タル化した上で、そのディジタル・データを格納してお
き、後刻その格納データを体外装置へアップロードでき
るように構成することが可能になっている。更に、この
ように構成したペースメーカ・システムでは、心電信号
をデータとして収集するばかりでなく、例えば血圧セン
サ信号等のセンサ信号を検出してディジタル化した上で
格納することも可能である。それら信号のサンプリング
は、一般的に、高いサンプリング・レートで連続的に行
われ、それは、例えば心臓が実際に収縮する際に発生す
る、大振幅で高い周波数の成分を捕捉するためにはその
ようなサンプリングが必要だからである。このように、
生理的信号を検出及びディジタル化して格納する機能を
備えた、既に実用化されているシステムの具体例として
は、ペースメーカとカーディオバータとデフィブリレー
タの3種類の装置の機能を兼ね備えたペースメーカ/カ
ーディオバータ/デフィブリレータ装置(PCD)や、
植込形血流モニタ装置等がある。
BACKGROUND OF THE INVENTION Over the past decade or so, significant advances in technology have led to the integration of processing circuitry and memory for storing digitized physiological signal episodes in battery-powered implantable devices. Is now possible. For example, in the case of a pacemaker, it is possible to detect and digitize an endocardial signal, store the digital data, and upload the stored data to an extracorporeal device later. ing. Further, in the pacemaker system configured as described above, it is possible not only to collect electrocardiographic signals as data but also to detect and digitize a sensor signal such as a blood pressure sensor signal and store it. The sampling of these signals is typically performed continuously at a high sampling rate, which is so for capturing large amplitude, high frequency components that occur, for example, when the heart actually contracts. This is because a proper sampling is required. in this way,
A specific example of a system that has already been put into practical use and has a function of detecting, digitizing, and storing physiological signals is a pacemaker / cardio having functions of three types of devices, a pacemaker, a cardioverter, and a defibrillator. Barter / defibrillator device (PCD),
There are implantable blood flow monitoring devices and the like.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】これらのシステムにお
いては、また特にバッテリ駆動式の植込形システムにお
いては、データをディジタル化して格納しておく処理
や、格納しておいたデータを体外受信装置へ送信する処
理に関する困難が増大しつつある。その原因は、それら
処理を行うために充分なデータ処理時間を確保しなけれ
ばならず、また、ひいてはそのために多くの電力を消費
することになるからである。一般的には、システムに搭
載しているメモリ容量が制約となるが、メモリ容量に関
する制約がたいしたものではない場合でも、データ処理
及びテレメトリの実行に伴う電力消費量を低減するため
に何らかのデータ圧縮方式を用いることが望ましいとさ
れている。データ圧縮方式を採用することによって、シ
ステムに搭載しているメモリに格納可能な信号情報量を
増大させることができる。これについて説明したものと
しては、1995年11月22日付出願の米国特許出願
第08/561738号(ケース番号:Pー3432、
発明の名称:バッテリ駆動式の植込形デバイスにおける
ディジタル信号の圧縮のためのシステム及び方法)があ
る。
In these systems, and particularly in a battery-powered implantable system, a process for digitizing and storing data, and a process for storing stored data in an extracorporeal receiving apparatus. Difficulty related to the process of sending data to is increasing. The reason for this is that a sufficient data processing time must be secured for performing these processes, and a large amount of power is consumed for that purpose. In general, the memory capacity of the system is limited, but even if the memory capacity is not a significant constraint, some kind of data compression is required to reduce the power consumption associated with data processing and execution of telemetry. It is desirable to use a method. By adopting the data compression method, the amount of signal information that can be stored in the memory mounted on the system can be increased. This is described in U.S. patent application Ser. No. 08 / 561,838, filed Nov. 22, 1995 (case number: P-3432,
Title of the invention: systems and methods for compression of digital signals in battery-powered implantable devices).

【0004】信号処理のための資源にも、またバッテリ
電力にも、使用可能な量にはおのずから限界があり、そ
のため、上述のような植込形システムに用いる圧縮方式
にとっては、情報喪失量が許容範囲内に収まるようにし
つつデータ圧縮率をできるだけ大きくするということが
重要である。即ち、上述のような植込形システムの環境
においては、有損失圧縮方式(圧縮に際して情報の幾分
かが失われ、元の信号を完全には復元できない圧縮方
式)を採用することで、多少の信号歪みが発生する替わ
りに高い圧縮比が得られるようにすることが考えられ
る。
The amount of available resources, both for signal processing and for battery power, is naturally limited, so that for the compression schemes used in implantable systems such as those described above, the amount of information loss is limited. It is important to increase the data compression ratio as much as possible while staying within the allowable range. That is, in the environment of an implantable system as described above, a lossy compression method (a compression method in which some information is lost during compression and the original signal cannot be completely restored) is employed to reduce the loss. It is conceivable that a high compression ratio can be obtained instead of the occurrence of the signal distortion.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は以上の技術的背
景に鑑みて成されたものであり、本発明にかかるシステ
ム及び方法は、生理的信号をディジタル化した信号を圧
縮する従来の無損失圧縮方式(圧縮に際して情報が失わ
れず、元の信号を完全に復元できる圧縮方式)に改良を
加えたものであり、この従来の無損失圧縮方式は、約
2:1の圧縮率を達成する圧縮方式である。本発明にか
かる圧縮方式は、この従来の圧縮方式を改良して強化
し、多少の信号歪みが生じるのを甘受する替わりに、更
に大きな圧縮率を達成できるようにしたものであり、従
って、一種の有損失圧縮方式であるといえる。本発明に
かかる有損失圧縮方式の基本概念は、信号のうちの重要
度が低い部分、即ち、僅かな量の情報しか含んでいない
部分では、多少の信号歪みを許容するようにし、一方、
実際の心電信号のうちのQRS群が発生している部分の
ように重要度の高い部分では、信号歪みをできる限り小
さく抑えるというものである。従来の圧縮方式をこのよ
うに改良して強化した結果、信号の活性度に応じてその
信号のサンプルの廃棄がなされるようになっており、即
ち、その信号のうちの重要度の低い部分のサンプルが廃
棄されるようになっている。また、これによってサンプ
ル間隔が一定ではなくなっている。更にこの非線形サン
プリング方式では、取り込んだサンプルのうち、信号の
うちのデータ的に重要な部分を表しているサンプルは、
本発明の元となった従来の無損失圧縮方式で圧縮して格
納すればよく、そうすることによって、データ的に重要
な部分を表しているサンプルが取り込まれる期間、即ち
部分では、元の信号を正確に復元することが可能にな
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above technical background, and a system and method according to the present invention provide a conventional system for compressing a digitized physiological signal. The lossless compression method (a compression method in which information is not lost during compression and the original signal can be completely restored) is improved. This conventional lossless compression method achieves a compression ratio of about 2: 1. This is a compression method. The compression method according to the present invention is an improvement and enhancement of the conventional compression method, in which a larger compression ratio can be achieved instead of accepting the occurrence of some signal distortion. It can be said that this is a lossy compression method. The basic concept of the lossy compression scheme according to the present invention is to allow some signal distortion in the less important part of the signal, i.e., the part that contains only a small amount of information,
In a portion of high importance such as a portion of the actual electrocardiogram signal where the QRS complex is generated, the signal distortion is suppressed as small as possible. As a result of such an improvement and enhancement of the conventional compression scheme, samples of the signal are discarded according to the activity of the signal, i.e., the less important parts of the signal are discarded. The sample is to be discarded. In addition, the sampling interval is not constant. Furthermore, in this non-linear sampling method, among the acquired samples, the samples representing the data important part of the signal are:
What is necessary is just to compress and store by the conventional lossless compression method based on which the present invention is based, so that the period during which the sample representing the data important part is captured, that is, the part of the original signal, Can be accurately restored.

【0006】更に加えて、本発明のシステムは、ペース
メーカ環境に適用した場合には、圧縮データ・ストリー
ムにペースメーカのマーカを付加することによって、注
釈付圧縮信号を生成する方式をも提供するものである。
In addition, the system of the present invention, when applied to a pacemaker environment, provides a scheme for generating an annotated compressed signal by adding pacemaker markers to the compressed data stream. is there.

【0007】本発明はまた、その別の局面においては、
次のようなシステム及び方法を提供するものであり、そ
のシステム及び方法とは、A/D変換を伴うディジタル
・サンプリングを実際に実行する前に、ハードウェアに
よって非線形サンプリングを実行するというものであ
る。以下に好適な実施の形態に即して説明するように、
サンプルの廃棄を行わない従来のシステムにおいて必要
とされるサンプル個数の僅か20%〜25%のサンプル
だけで、高品質のECG信号ないしEGM信号を得るこ
とができる。これによって、格納せねばならないデータ
量が低減されるのみならず、バッテリ電力消費量も低減
される。なぜならば、これによって、植込形デバイスが
処理せねばならないサンプル、即ち、それについて動作
する必要のあるサンプルの個数が、例えば200個/秒
であったものが、平均して約50個/秒になるからであ
る。また本発明は、以上に説明した非線形サンプリング
を実行して更にA/D変換を実行した後に行う、後続の
処理方法も提供するものであり、この処理方法は、非線
形サンプリングA/Dコンバータが送出するデータを更
に圧縮するための方法である。
[0007] The invention also provides, in another of its aspects,
The present invention provides a system and method for performing nonlinear sampling by hardware before actually performing digital sampling with A / D conversion. . As described below according to the preferred embodiment,
A high quality ECG or EGM signal can be obtained with only 20% to 25% of the number of samples required in a conventional system without sample discard. This not only reduces the amount of data that must be stored, but also reduces battery power consumption. This is because the number of samples that the implantable device has to process, ie the number of samples that need to operate on it is, for example, 200 / sec, but on average about 50 / sec Because it becomes. The present invention also provides a subsequent processing method which is performed after performing the above-described nonlinear sampling and further performing the A / D conversion. This is a method for further compressing the data to be compressed.

【0008】本発明の目的は、バッテリ駆動式の植込形
デバイスをはじめとする、電力消費量に制約のあるデバ
イスに使用するシステムであって、データのサンプリン
グ及び圧縮処理を改良して、圧縮比と信号喪失量との兼
ね合いを最適化し、更にそれによって、システムの信号
ディジタル化のための処理容量及び信号格納容量を最適
化することにある。そして、この総合的目標を達成する
ため、サンプリングとデータ圧縮との両方の面で改良し
たシステムを提供するものである。また更に、信号損失
量を最小限に抑えた非線形サンプリング方法を提供する
ものであり、このサンプリング方法においては、入力信
号のうちの僅かしかデータを含んでいない部分を表すサ
ンプルを取り込まずに見送り、一方、入力信号のうちの
データ的に重要な部分については、最大個数のサンプル
を取り込むことで、信号歪みを最小限に抑えるようにす
る。この非線形サンプリング方法は、実効サンプリング
・レートを低下させるものである。取り込んだサンプル
に対しては線形圧縮を施すようにしており、このよう
に、非線形サンプリングと線形圧縮とを組み合わせるこ
とによって、必要データ処理量と必要格納容量とを全体
として大幅に低減できるようにしている。
[0008] It is an object of the present invention to provide a system for use in devices with limited power consumption, such as battery-powered implantable devices, which have improved data sampling and compression processes to provide compression. It is to optimize the trade-off between the ratio and the amount of signal loss, and thereby to optimize the processing and signal storage capacity for signal digitization of the system. In order to achieve this overall goal, an improved system is provided in both sampling and data compression. Still another object of the present invention is to provide a non-linear sampling method that minimizes the amount of signal loss. In this sampling method, a sampling is performed without capturing a sample representing a part of the input signal that contains little data, On the other hand, with respect to a data important part of the input signal, the maximum number of samples is taken in so as to minimize the signal distortion. This non-linear sampling method reduces the effective sampling rate. The acquired samples are subjected to linear compression. In this way, by combining nonlinear sampling and linear compression, the required data processing amount and required storage capacity can be greatly reduced as a whole. I have.

【0009】本発明の1つの実施の形態では、初期サン
プリング及びA/D変換の後に非線形サンプリングを実
行するようにしており、それによって、情報量の少ない
サンプルを廃棄して、効果的なデータ圧縮を行えるよう
にしている。別の好適な実施の形態では、A/D変換の
前に非線形サンプリングを実行するようにしており、そ
れによって、データ処理に必要な電力消費量を更に低減
させている。また、取り込んだサンプルを表すディジタ
ル・データを、取り込まずに見送ったサンプルの個数を
表すデータと組み合わせて、それら2種類のデータの両
方を線形圧縮することにより、その信号を圧縮解除した
ときには、幾つかのサンプルを見送ったことに起因する
データ損失が最小限に抑えられて元の信号が復元される
ようにしている。
In one embodiment of the present invention, non-linear sampling is performed after initial sampling and A / D conversion, thereby discarding samples with a small amount of information and effectively compressing the data. Can be done. In another preferred embodiment, non-linear sampling is performed prior to A / D conversion, thereby further reducing the power consumption required for data processing. Also, when the signal is decompressed by combining the digital data representing the acquired samples with the data representing the number of samples skipped without being acquired, and linearly compressing both of the two types of data, the signal is decompressed. The original signal is restored by minimizing the data loss caused by missing the sample.

【0010】本発明のシステムの更に別の特徴の1つ
に、植込形ペースメーカに適用可能な特徴があり、その
特徴とは、ペーシング・パルスの送出等のペースメーカ
事象を表すマーカ・チャネル情報を求め、それをサンプ
ル・データの中に分散させて圧縮し格納するというもの
である。
[0010] Yet another feature of the system of the present invention is a feature applicable to implantable pacemakers, which includes marker channel information representing pacemaker events, such as the delivery of pacing pulses. Then, it is distributed and compressed and stored in the sample data.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】これより図面を参照しつつ本発明
の実施の形態について説明して行く。
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings.

【0012】先ず図1のAについて説明する。同図は、
本発明にかかる装置及び方法の環境を模式的に表したも
のである。本発明は、ペースメーカ30等の植込形デバ
イスに適用することができ、図にはペースメーカ30が
患者の体内に植込まれている状態を示した。ペースメー
カ30にはリード31が接続されており、このリード3
1は患者の心臓の内部へ引き込まれている。リード31
はその先端部分に1つまたは複数の電極を備えており、
このリード31の電極を介して、刺激パルスの送出と、
心内膜信号または心外膜信号の検出とが行われる。ペー
スメーカの分野では周知の如く、このペースメーカは、
検出信号を受け取ってディジタル化し、そのディジタル
化した信号をメモリ内に格納する機能を備えており、メ
モリ内に格納した信号は後刻、体外装置37へ送信され
る。また、これとは異なった別の動作の仕方として、検
出信号をディジタル化したものを、直接、体外装置であ
るプログラミング装置へダウンロードすることも可能で
ある。同様に、リード31にセンサが取り付けられてい
たり、ペースメーカ30にセンサが内蔵されていたりす
る場合には、それらセンサが送出する信号もディジタル
化して格納することができる。図示の如く、送受信装置
37は、例えば、ペースメーカの分野で一般に用いられ
ているプログラミング装置である。プログラミング装置
は、ペースメーカからデータを受信したならば、そのデ
ータをプロセッサ38へ転送することができ、更にプロ
セッサ38は入出力装置39へデータを出力することが
でき、これらはいずれも公知の方式で行われる。周知の
如く、ペースメーカ等の植込形デバイスは、そのデータ
処理能力に限界があるため、莫大な量のデータを取り扱
うことが困難であった。また、そのデータ処理能力の限
界は、電力消費量及びメモリ容量に関する制約によるも
のであった。
First, FIG. 1A will be described. The figure shows
1 schematically illustrates the environment of the apparatus and method according to the present invention. The present invention can be applied to an implantable device such as a pacemaker 30, and the figure shows a state in which the pacemaker 30 is implanted in a patient's body. A lead 31 is connected to the pacemaker 30, and this lead 3
1 is drawn inside the patient's heart. Lead 31
Has one or more electrodes at its tip,
Through the electrodes of the lead 31, sending out a stimulation pulse,
An endocardial signal or an epicardial signal is detected. As is well known in the field of pacemakers, this pacemaker
It has a function of receiving and digitizing the detection signal and storing the digitized signal in a memory. The signal stored in the memory is transmitted to the extracorporeal device 37 later. As another operation method different from the above, it is also possible to directly download a digitized detection signal to a programming device which is an extracorporeal device. Similarly, when a sensor is attached to the lead 31 or a sensor is built in the pacemaker 30, a signal transmitted by the sensor can be digitized and stored. As shown, the transmitting / receiving device 37 is, for example, a programming device generally used in the field of pacemakers. When the programming device receives the data from the pacemaker, it can transfer the data to processor 38, which can output the data to input / output device 39, all of which can be in a known manner. Done. As is well known, an implantable device such as a pacemaker has a limited data processing capability, so that it has been difficult to handle an enormous amount of data. In addition, the limit of the data processing capacity was due to restrictions on power consumption and memory capacity.

【0013】図1のAには更に、身体表面装着形デバイ
ス32が、装着バンドによって患者の腕に装着された状
態で示されている。この種のデバイス32は、例えば、
電極33と組み合わせて、患者のECGを検出するため
に使用されている。植込形デバイスと同様に、このバッ
テリ駆動式のデバイス32でも、収集したデータを別の
装置へダウンロードし、その装置においてデータに更に
処理を施した上で、処理したデータをその装置から出力
できるようにしてある。このようなバッテリ駆動式の身
体表面装着形デバイスも、上述した利用可能な処理容量
及びメモリ容量に関する制約を受けるものである。尚、
図1のAには2種類のデバイスを図示したが、本発明は
特定の種類のデバイスに限定されるものではない。
FIG. 1A further shows the body surface-mounted device 32 worn on a patient's arm by a wearing band. This type of device 32 is, for example,
Used in combination with the electrodes 33 to detect the ECG of the patient. Like the implantable device, the battery-operated device 32 can also download the collected data to another device, further process the data in that device, and output the processed data from that device. It is like that. Such battery-powered body-worn devices are also subject to the limitations on available processing and memory capacity described above. still,
Although FIG. 1A illustrates two types of devices, the present invention is not limited to any particular type of device.

【0014】次に図1のBについて説明すると、同図に
示したのは、本発明にかかる、植込形デバイス30ない
し身体表面装着形デバイス32の主要構成要素を表した
簡単なブロック図である。バッテリ25は1個または複
数個のセンサ26へ電力を供給しており、センサ26は
リード31ないし33を備えている。センサのブロック
26には更に、一般的な構成の増幅回路やディジタル化
回路が含まれていることもある。ディジタル化されたデ
ータはプロセッサのブロック34へ送信され、このブロ
ック34には、マイクロプロセッサが適当な構成で組み
込まれている。尚、本発明に包含される処理ステップ
は、専用ハードウェアやソフトウェアを適宜に組み合わ
せて実行し得るものである。マイクロプロセッサは、メ
モリ(即ち、格納装置)35と通信可能であり、更にメ
モリ35は送受信回路36と通信可能である。これらに
よって、外部の装置へデータを送信することと、外部の
装置からデータや命令を受信することとを可能にしてい
る。
Referring now to FIG. 1B, there is shown a simplified block diagram illustrating the major components of an implantable device 30 or a body surface mounted device 32 according to the present invention. is there. Battery 25 supplies power to one or more sensors 26, which have leads 31-33. The sensor block 26 may further include amplifiers and digitizing circuits of a general configuration. The digitized data is transmitted to a processor block 34, which incorporates a microprocessor in a suitable configuration. The processing steps included in the present invention can be executed by appropriately combining dedicated hardware and software. The microprocessor can communicate with a memory (that is, a storage device) 35, and the memory 35 can communicate with a transmission / reception circuit 36. Thus, it is possible to transmit data to an external device and to receive data and instructions from the external device.

【0015】次に図2について説明する。同図に示した
のは、本発明にかかる、データの圧縮、送信、及び圧縮
解除において実行される主要なステップを表した簡単な
フローチャートである。ステップ40では、信号(この
信号は例えば、EKG信号等の生理的信号である)を、
アナログ信号の形でピックアップする。次のステップ4
1では、このアナログ信号のサンプリングと、アナログ
・データからディジタル・データへの変換(A/D変
換)とを行う。後に詳述するように、これらを行う手順
としては、先にA/D変換を行い、その後にサンプルの
うちのあるものを廃棄することで、結果的に非線形サン
プリングが行われるようにすることもでき、また、サン
プルのうちのあるものを取り込まずに見送るようにし、
取り込んだサンプルだけをA/D変換するようにするこ
ともできる。こうして取り込んだディジタル・データ
を、ステップ42に示すように、バッファ・メモリの中
に格納する。ステップ44では、本発明にかかる幾つか
の方法のうちのいずれか1つの方法を用いてディジタル
・データに対して圧縮を施し、続くステップ45ではそ
の圧縮データを格納する。ステップ46では、データ送
信を命じるコマンドを外部の装置から受け取っており、
このコマンドは、外部の装置が格納データを受信可能な
状態にあることを示すものである。ステップ47では、
圧縮データの送信を行っており、このデータ送信は、ペ
ースメーカの分野では周知の一般的な方式で行われる。
続くステップ48では、外部の装置においてデータの圧
縮解除が行われており、これによって元の信号がディジ
タル形式で復元される。続くステップ49では、その復
元された信号データが格納されるかまたはディスプレイ
上に表示される。
Next, FIG. 2 will be described. Shown in the figure is a simplified flowchart illustrating the major steps performed in data compression, transmission, and decompression according to the present invention. In step 40, the signal (which is, for example, a physiological signal such as an EKG signal) is
Pick up in the form of an analog signal. Next step 4
At 1, sampling of this analog signal and conversion from analog data to digital data (A / D conversion) are performed. As will be described in detail below, the procedure for performing these operations may be to first perform A / D conversion and then discard some of the samples so that non-linear sampling is performed. Yes, and let it go without capturing some of the samples,
A / D conversion may be performed on only the acquired sample. The digital data thus captured is stored in the buffer memory as shown in step 42. In step 44, the digital data is compressed using any one of several methods according to the invention, and in step 45 the compressed data is stored. In step 46, a command for data transmission is received from an external device,
This command indicates that the external device is ready to receive the stored data. In step 47,
Compressed data is transmitted, and this data transmission is performed by a general method well known in the field of pacemakers.
In a subsequent step 48, the data is decompressed in an external device, whereby the original signal is restored in digital form. In the following step 49, the restored signal data is stored or displayed on a display.

【0016】次に図3について説明する。同図に示した
のは、先願である米国特許出願第08/561738号
に開示されている無損失圧縮方式において実行されるス
テップを表したフローチャートである。一般的に、この
圧縮方法によれば、約2:1の圧縮率が達成され、必要
とされるデータ処理量は非常に少ない。そのためこの圧
縮方式は、植込形デバイスをはじめとする電力量に制約
のある種々のデバイスに用いるのに適している。この圧
縮方式のアルゴリズムの基本技法は、前回のサンプルの
値(LastSample)と今回のサンプルの値(S
ample)との間の差分値であるデルタ値(Delt
a、大きさと符号とを含む)を、必要最小限のビット個
数をもって格納するというものである。第0番目のサン
プルの値は未知であるため、その値を、0ボルト入力信
号に対応した値であるものと仮定し、更に、その値を、
信号を復元する際の積分定数として使用するようにして
いる。更に詳しく説明すると、先ず、ステップ51に示
したように、変数LastSampleの値を「0」に
セットする。ステップ53〜57は、複数のデルタ値を
包含する1つのデータ・ブロックアセンブルするための
ループを形成している。このデータ・ブロックの最適な
サイズは、サンプル5個〜12個を包含する大きさであ
る。ステップ52では、変数#Samplesの値を
「0」にセットし、また、変数MaxDeltaの値を
「0」にセットする。ステップ53において、このルー
チンはサンプル・クロックが発生するのを待つ。サンプ
ル・クロックは予め定められた一定のクロック・レート
で送出されている。サンプル・クロックを受け取ったな
らば、ステップ54に示した諸動作を実行する。即ち、
1つのデルタ値(Delta)を、変数#Sample
sによって指示されている現在サンプル個数に対応した
バッファ(Buffer[#Samples})に格納
する。続いてステップ55では、そのデルタ値の絶対値
(|Delta|)が、現在格納されている変数Max
Deltaの値より大きいか否かを判定する。もしそう
であったならば、変数MaxDeltaの値をその絶対
値に等しくセットし直し、そうでなかったならば、変数
MaxDeltaの値を変更せずにそのまま保持する。
ステップ57では、変数#Samplesの値が変数B
ufferSize(この変数はバッファ・サイズを表
している)の値と等しくなったか否かを判定し、これ
は、現在データ・ブロックに包含させる全てのサンプル
について以上の処理が完了したか否かを判定するもので
ある。この判定結果が否定(No)であったならば、こ
のルーチンはステップ53へ戻り、以上に説明したルー
プを再度実行する。一方、ステップ57における判定結
果が肯定(Yes)であったならば、このルーチンは続
いてステップ58へ進み、そこで変数NBitsの値を
決定する。変数NBitsは、変数MaxDeltaの
値の有効ビット桁数を表すものであり、この有効ビット
桁数は、例えば3ビットまたは4ビットである。この変
数(パラメータ)NBitsは、優先順位エンコーダを
備えたハードウェアを用いて決定することもでき、或い
は、ソフトウェアによって決定することもできる。ソフ
トウェアによる場合には、例えば、変数MaxDelt
aの値を「0」にするために必要な右方シフトの回数を
カウントするようにすればよい。続く次のステップ59
では、現在データ・ブロックに包含させるデータを、信
号を格納するためのデバイスのメインメモリに書き込ん
で行く。このデータ書き込みの際には、先ず、有効ビッ
ト桁数の値をブロック・ヘッダとして書き込み、それに
続いて、以上のようにしてアセンブルしたデルタ値を次
々と書き込んで行く。また、デルタ値を書込む際には、
各デルタ値のうち、最下位桁ビットから変数NBits
の値によって表されている個数までのビットだけを使用
し、それらビットに、そのデルタ値が正か負かを表す符
号ビットを加えたものを書き込むようにする。
Next, FIG. 3 will be described. Shown in the figure is a flowchart illustrating the steps performed in the lossless compression scheme disclosed in the earlier filed US patent application Ser. No. 08 / 561,838. Generally, this compression method achieves a compression ratio of about 2: 1 and requires very little data processing. Therefore, this compression method is suitable for use in various devices having limited electric energy such as an implantable device. The basic technique of this compression algorithm is that the value of the previous sample (LastSample) and the value of the current sample (S
delta value (Delta) which is a difference value between
a, including the size and the sign) with the minimum necessary number of bits. Since the value of the 0th sample is unknown, it is assumed that the value corresponds to a 0 volt input signal, and the value is
It is used as an integration constant when restoring a signal. More specifically, first, as shown in step 51, the value of the variable LastSample is set to “0”. Steps 53-57 form a loop for assembling one data block containing a plurality of delta values. The optimal size of this data block is such that it contains between 5 and 12 samples. In step 52, the value of the variable #Samples is set to “0”, and the value of the variable MaxDelta is set to “0”. In step 53, the routine waits for a sample clock to occur. The sample clock is transmitted at a predetermined constant clock rate. When the sample clock is received, the operations shown in step 54 are performed. That is,
One delta value (Delta) is assigned to a variable #Sample.
s is stored in the buffer (Buffer [#Samples}) corresponding to the current number of samples. Subsequently, at step 55, the absolute value (| Delta |) of the delta value is stored in the variable Max currently stored.
It is determined whether or not the value is greater than the value of Delta. If so, the value of the variable MaxDelta is reset equal to its absolute value; otherwise, the value of the variable MaxDelta is kept unchanged.
In step 57, the value of variable #Samples is
determines whether the value of the buffer is equal to the value of bufferSize (this variable represents the buffer size), and determines whether the above processing has been completed for all the samples to be included in the current data block. Is what you do. If the result of this determination is negative (No), the routine returns to step 53 and executes the loop described above again. On the other hand, if the decision result in the step 57 is affirmative (Yes), the routine continues to a step 58, in which the value of the variable NBits is determined. The variable NBits indicates the number of significant bits of the value of the variable MaxDelta, and the number of significant bits is, for example, 3 bits or 4 bits. The variables (parameters) NBits can be determined using hardware equipped with a priority encoder, or can be determined by software. In the case of using software, for example, the variable MaxDelete
What is necessary is just to count the number of times of right shift required to set the value of a to “0”. Next next step 59
Then, the data to be included in the current data block is written to the main memory of the device for storing signals. When writing the data, first, the value of the number of significant bits is written as a block header, and subsequently, the delta values assembled as described above are written one after another. Also, when writing the delta value,
From the least significant bit of each delta value, the variable NBits
Only bits up to the number represented by the value of are used, and these bits are written with a sign bit indicating whether the delta value is positive or negative.

【0017】5通りの具体的な心電信号に対して以上の
圧縮方法に従って処理を施し、それらの結果を解析した
ところ、それら5通りの信号の全てが、平均して2:1
以上の圧縮率で圧縮されたことが判明した。また、それ
ら5通りの信号の平均圧縮率は約55%であった。信号
の復元も個々のデータ・ブロックごとに行い、この信号
の復元については米国特許出願第08/561738号
に詳細に開示されている。即ち、先ず、変数NBits
の値を読み取り、続いて、そのデータ・ブロックに含ま
れている全てのデルタ値の復元を行い、この場合、各デ
ルタ値の最下位桁ビットからNBits個までのビット
に符号ビットを加えたものが読み取られる。そして、先
行するサンプルの値にデルタ値を加算することによっ
て、元の信号が復元される。
The five specific electrocardiographic signals were processed according to the above-described compression method, and the results were analyzed. As a result, all of the five types of signals were 2: 1 on average.
It was found that compression was performed at the above compression ratio. The average compression ratio of these five signals was about 55%. The reconstruction of the signal is also performed for each individual data block, and the reconstruction of this signal is disclosed in detail in US patent application Ser. No. 08 / 561,838. That is, first, the variable NBits
, Followed by the reconstruction of all delta values contained in the data block, where the sign bit is added to the least significant bit up to NBits bits of each delta value. Is read. Then, the original signal is restored by adding the delta value to the value of the preceding sample.

【0018】次に図4について説明する。同図は、図3
の無損失圧縮アルゴリズムより更に大きな圧縮率が得ら
れるようにした、有損失圧縮アルゴリズムを示したもの
である。図3に示した無損失信号圧縮方式に改良を加え
た無損失信号圧縮方式が、既に幾つか提案されており、
それら圧縮方式について実験を行ったところ、それら圧
縮方式によって得られる圧縮率の向上は約10%程度に
過ぎず、しかも、その程度の圧縮率の向上を達成するた
めにすら、処理資源やメモリ資源を著しく増強しなけれ
ばならないことが分かった。従って、圧縮率を大幅に向
上させるためには、復元した信号に多少の歪みが生じる
ことを許容しなければならない。ただし、復元した信号
が、医用目的に利用可能なほど高い品質を有するものと
なるようにするためには、その歪みをできる限り小さく
抑える必要がある。ECG等の生理的信号のサンプリン
グ・レートは一般的にかなり高いが、それは、その信号
中の最も高速で変化する成分を正確に捕捉するためには
そうする必要があるからである。呼吸信号のサンプリン
グ・レートは、運動をしているときの信号を正確に捕捉
するためには高いレートにしなければならないが、安静
中ないし睡眠中にはサンプリング・レートを低下させて
も構わない。心電信号のサンプリング・レートは、QR
S群を捕捉するためには最低でも200Hzとせねばな
らないが、P波及びT波を捕捉するだけでよければこれ
より低いレートにすることができ、なぜなら、それら波
形は比較的大きく広がっているからである。また、1つ
のQRS群が終了してから次のQRS群が発生し始める
までの期間は、サンプリング・レートを更に低下させて
も情報喪失量は大して大きくならない。これらのことを
考慮するならば、個々のデータ・ブロックにおける信号
の活性度に応じて、個々のデータ・ブロックごとに効果
的なサンプリング・レートとなるように適合性をもって
サンプリング・レートを調節するアルゴリズムを採用す
ることによって、先に説明した無損失圧縮方法を改良し
得ることが理解されよう。この場合、あるデータ・ブロ
ックにおける信号の活性度が低ければ低いほど、より多
くのサンプルを廃棄するようにすればよく、一方、信号
の活性度が高いデータ・ブロックではサンプルを全く廃
棄しないか、或いは僅かしか廃棄しないようにすればよ
い。そうすることによって、アナログ信号のうちの信号
活性度が高い部分では歪みが非常に小さくなるような有
損失圧縮方式が得られる。
Next, FIG. 4 will be described. FIG.
7 shows a lossy compression algorithm capable of obtaining a higher compression ratio than the lossless compression algorithm of FIG. Several lossless signal compression schemes obtained by improving the lossless signal compression scheme shown in FIG. 3 have already been proposed.
When experiments were conducted on these compression methods, the improvement in compression ratio obtained by these compression methods was only about 10%, and even in order to achieve such an increase in compression ratio, processing resources and memory resources Has to be significantly increased. Therefore, in order to greatly improve the compression ratio, it is necessary to allow some distortion in the restored signal. However, in order for the reconstructed signal to have a quality high enough to be used for medical purposes, it is necessary to minimize the distortion. The sampling rate of a physiological signal, such as an ECG, is generally quite high because it must be done to accurately capture the fastest-varying components in the signal. The sampling rate of the respiratory signal must be high in order to accurately capture the signal when exercising, but the sampling rate may be reduced during rest or sleep. The sampling rate of the ECG signal is QR
In order to capture the S group, it must be at least 200 Hz, but it is possible to lower the rate if only the P wave and the T wave need to be captured because the waveforms are relatively large and spread. It is. In addition, during the period from the end of one QRS group to the start of the next QRS group, even if the sampling rate is further reduced, the amount of information loss does not increase so much. Given these considerations, an algorithm that adaptively adjusts the sampling rate to an effective sampling rate for each data block according to the activity of the signal in each data block. It can be appreciated that the adoption of can improve the lossless compression method described above. In this case, the lower the activity of the signal in a data block, the more samples need to be discarded, while the data blocks with high signal activity do not discard any samples, Alternatively, only a small amount may be discarded. By doing so, it is possible to obtain a lossy compression method in which distortion is very small in a portion of the analog signal having high signal activity.

【0019】次に図4のフローチャートについて説明す
る。図示のフローチャートから明らかなように、ステッ
プ61〜69において実行するこのアルゴリズムの最初
の部分、即ち、1個のデータ・ブロックに包含させる複
数のサンプルを取り込んでそれらサンプルの各々に対応
したデルタ値を表すデータを格納する部分は、図3に示
したアルゴリズムの最初の部分とよく似ている。ただ
し、図4のアルゴリズムでは、各々のデータ・ブロック
ごとに変数MaxDeltaの値を求めるという点では
図3のアルゴリズムと同一であるが、ブロック62及び
64に示したように、バッファに格納する値はデルタ値
ではなく、実際のサンプル値をそのまま格納するように
している。これ以外の点では、図4のステップ61〜6
8は図3のステップ51〜58に対応している。ステッ
プ69では、変数NBitsの値をデータ・ブロックに
書き込み、この点も図3のアルゴリズムと同じである。
続くステップ71〜77では、どのような圧縮データと
するかを決定している。この実施の形態では、変数NB
itsの値をもって、データ・ブロックにおける信号の
活性度を表す指標値としている。そして、この変数NB
itsの値を比較するためのスレショルド値として、4
つのスレショルド値を格納してあり、それらはステップ
70、72、74、及び76に示されている。変数NB
itsの値とそれら4つのスレショルド値との比較結果
に応じて、実際にデータを格納するサンプルの個数が決
定される。即ち、先ず、ステップ71において、変数N
Bitsの値が、最も大きなスレショルド値(第1スレ
ショルド値)以上であったならば、このルーチンはステ
ップ71へ進み、そこでは、図3の無損失圧縮アルゴリ
ズムの場合と同様にして全てのデルタ値をデータ・ブロ
ックに書き込む。一方、変数NBitsの値が第1スレ
ショルド値より小さかったならば、このアルゴリズムは
ステップ72へ進み、そこでは、変数NBitsの値を
第1スレショルド値より小さい第2スレショルド値と比
較する。変数NBitsの値が第2スレショルド値以上
であったならば、1つおきのサンプルの間のデルタ値
(差分値)を格納して行く。この場合にはデルタ値(差
分値)の桁数が、最大では、2×MaxDeltaにな
る可能性があるため、ここで差分値を書き込む際には、
その差分値の最下位桁ビットから(NBits+1)個
までのビットを書込む必要がある。一方、変数NBit
sの値が第2スレショルド値より小さかったならば、ス
テップ74に示したように、変数NBitsの値を第2
スレショルド値より更に小さい第3スレショルド値と比
較する。信号の活性度が比較的高く、変数NBitsの
値が第3スレショルド値以上であったならば、4個目ご
とのサンプルの間の差分値を格納して行く。この場合に
は、その差分値の最下位桁ビットから(NBits+
2)個までのビットを書き込むようにし、なぜならば、
この場合にはデルタ値(差分値)の有効ビット桁数が、
最大で、4×MaxDeltaになる可能性があるから
である。一方、変数NBitsの値が第3スレショルド
値より更に小さかったならば、続いてステップ76にお
いて、それを最も小さいスレショルド値である第4スレ
ショルド値と比較する。そしてその比較結果に応じて、
8個目ごとのサンプルの間のデルタ値(差分値)を格納
して行くか、それとも格納すべきサンプルが全く存在し
ていないと見なすかを判定する。ステップ77に示した
ように、8個目ごとのサンプルの間の差分値を格納する
場合には、その差分値の最下位桁ビットから(NBit
s+3)個までのビットを書き込むようにする。また、
以上のいずれの場合にも、デルタ値(差分値)を書き込
む際には、それが正の値かそれとも負の値かを表す正負
符号ビットを1個加えて書き込むようにする。こうして
バッファ内のサンプルをデータ・ブロックに書き込んだ
ならば、このルーチンはステップ62へ戻り、そして以
上のループを反復することで、次のデータ・ブロックに
ついての処理を実行する。
Next, the flowchart of FIG. 4 will be described. As can be seen from the illustrated flow chart, the first part of the algorithm executed in steps 61-69, i.e., taking a plurality of samples to be included in one data block, and obtaining a delta value corresponding to each of the samples. The part storing the data to be represented is very similar to the first part of the algorithm shown in FIG. However, the algorithm of FIG. 4 is the same as the algorithm of FIG. 3 in that the value of the variable MaxDelta is obtained for each data block. However, as shown in blocks 62 and 64, the value stored in the buffer is Instead of the delta value, the actual sample value is stored as it is. Otherwise, steps 61-6 in FIG.
Reference numeral 8 corresponds to steps 51 to 58 in FIG. In step 69, the value of the variable NBits is written to the data block, which is also the same as the algorithm in FIG.
In the following steps 71 to 77, what kind of compressed data is to be determined. In this embodiment, the variable NB
The value of “its” is used as an index value indicating the activity of the signal in the data block. And this variable NB
The threshold value for comparing the values of
Two threshold values are stored, which are shown in steps 70, 72, 74 and 76. Variable NB
The number of samples for actually storing data is determined according to the comparison result between the value of "its" and the four threshold values. That is, first, in step 71, the variable N
If the value of Bits is greater than or equal to the largest threshold value (first threshold value), the routine proceeds to step 71, where all delta values are set as in the lossless compression algorithm of FIG. Is written to the data block. On the other hand, if the value of the variable NBits is less than the first threshold value, the algorithm proceeds to step 72, where the value of the variable NBits is compared to a second threshold value less than the first threshold value. If the value of the variable NBits is equal to or greater than the second threshold value, the delta value (difference value) between every other sample is stored. In this case, the maximum number of digits of the delta value (difference value) may be 2 × MaxDelta, so when writing the difference value,
It is necessary to write up to (NBits + 1) bits from the least significant bit of the difference value. On the other hand, the variable NBit
If the value of s is less than the second threshold value, then the value of the variable NBits is
A comparison is made with a third threshold value that is smaller than the threshold value. If the activity of the signal is relatively high and the value of the variable NBits is equal to or larger than the third threshold value, the difference value between the fourth samples is stored. In this case, from the least significant bit of the difference value, (NBits +
2) try to write up to bits, because
In this case, the number of significant bits of the delta value (difference value)
This is because there is a possibility that the maximum value will be 4 × MaxDelta. If, on the other hand, the value of the variable NBits is still smaller than the third threshold value, then in a step 76 it is compared with the fourth threshold value which is the smallest threshold value. And according to the comparison result,
It is determined whether the delta value (difference value) between every eighth sample is to be stored or whether there is no sample to be stored at all. As shown in step 77, when storing the difference value between every eighth sample, (NBit
Write up to s + 3) bits. Also,
In any of the above cases, when writing the delta value (difference value), one plus / minus sign bit indicating whether the value is a positive value or a negative value is added and written. Once the sample in the buffer has been written to the data block, the routine returns to step 62 and performs the processing for the next data block by repeating the above loop.

【0020】図4のアルゴリズムには、ブロック・サイ
ズに関する制約が付随しており、それは、ブロック・サ
イズが「8」の倍数でなければならないということであ
る。圧縮解除(この圧縮解除のフローチャートは図示し
ない)を行う際には、その圧縮解除ルーチンにおいて、
先ず、データ・ブロックに書き込まれている変数NBi
tsの値を既知の複数のスレショルド値と比較すること
で、サンプルの値どうしの間の差分値(デルタ値)が書
き込まれたときに、各々のデルタ値が何個のビットで書
き込まれたかを判定する。更に、書き込まれずに廃棄さ
れたサンプルの値を、この圧縮解除の際に内挿法によっ
て復元するようにしてもよい。以上に説明した有損失圧
縮方式を、実際に4通りの異なった心電信号に適用して
得た圧縮結果を解析したところ、圧縮率は、約3.5:
1〜約5.5:1の範囲内にあった。更にその解析によ
って、複数のスレショルド値を大きな値に設定するほど
大きな圧縮率が得られることも判明した。
The algorithm of FIG. 4 has a constraint on the block size, which means that the block size must be a multiple of "8". When performing decompression (the decompression flowchart is not shown), in the decompression routine,
First, the variable NBi written in the data block
By comparing the value of ts with a plurality of known threshold values, it is possible to determine how many bits each delta value was written when a difference value (delta value) between the sample values was written. judge. Furthermore, the value of the sample that has been discarded without being written may be restored by interpolation at the time of decompression. When the compression results obtained by actually applying the lossy compression method described above to four different types of electrocardiographic signals are analyzed, the compression ratio is about 3.5:
It was in the range of 1 to about 5.5: 1. Further, the analysis revealed that a larger compression ratio was obtained as the threshold values were set to larger values.

【0021】次に図5について説明する。同図に示した
のは更に別のアルゴリズムのフローチャートであり、こ
のアルゴリズムは、圧縮信号にペースメーカのマーカ・
チャネルを付加するように設計したものである。この図
5のアルゴリズムは、先に説明した無損失圧縮方式と有
損失圧縮方式とのどちらにも適用することができる。図
5から分かるように、このアルゴリズムが先に説明した
無損失圧縮方式のルーチンと比べて異なっている点は、
ステップ83及び84が追加されていること、それに、
ステップ90において、信号レコードが後に続くことを
表示する信号ビットを書き込むようにしたことである。
より詳しく説明すると、ステップ80〜82は、サンプ
ルのデータを収集するための準備ステップである。次の
ステップ83では、マーカが発生しているか否かがペー
スメーカによって判定される。即ち、ペースメーカは、
サンプル・クロックが発生した直後に、マーカが発生し
ているか否かを判定するための調査を行う。もしマーカ
が発生していなかったならば、ブロック85〜89に示
すように、先に説明したアルゴリズムと同様にしてその
新たなサンプル・クロックの発生に伴う処理を実行す
る。一方、マーカが発生していたならば、ステップ84
においてデータの書き込みを行う。マーカ・レコードに
関するデータの書き込みは、デルタ値を導出するための
データ収集の実行中に行われ、従って、ステップ90で
実行するデータ・ブロックへの全てのデータの書き込み
より前に行われる。
Referring now to FIG. Shown in the figure is a flow chart of yet another algorithm, which uses a pacemaker marker marker in the compressed signal.
It is designed to add a channel. The algorithm of FIG. 5 can be applied to both the lossless compression method and the lossy compression method described above. As can be seen from FIG. 5, this algorithm differs from the previously described lossless compression routine in that
That steps 83 and 84 have been added,
In step 90, a signal bit indicating that the signal record is to follow is written.
More specifically, steps 80 to 82 are preparation steps for collecting data of a sample. In the next step 83, the pacemaker determines whether or not a marker has occurred. That is, the pacemaker
Immediately after the generation of the sample clock, a check is performed to determine whether or not a marker has been generated. If the marker has not been generated, the processing accompanying the generation of the new sample clock is executed in the same manner as the algorithm described above, as shown in blocks 85 to 89. On the other hand, if a marker has been generated, step 84
The data is written in. Writing the data for the marker record occurs during the execution of data collection to derive the delta value, and thus occurs prior to writing all the data to the data block at step 90.

【0022】このステップ84について更に詳しく説明
すると、先ず、マーカが発生していた場合には、「マー
カ・レコード」が後に続くことを表示する1個のビット
(例えば、2進数の「1」を表すビット)をデータ・ブ
ロックに書き込む。続いて、変数#Samplesの値
(この値は、3ビットまたは4ビットである)を書き込
む。この変数#Samplesの値は、そのデータ・ブ
ロックの中のどの位置でマーカ・レコードを受け取った
かについての情報を与えるものである。これによって、
生理的信号の中のどの位置でマーカが発生したかの記録
が保存される。続いて、実際のマーカに関するデータで
あるマーカ値を書き込む。
The step 84 will be described in further detail. First, when a marker has been generated, one bit (for example, a binary "1") indicating that a "marker record" follows follows. ) To the data block. Subsequently, the value of the variable #Samples (this value is 3 bits or 4 bits) is written. The value of this variable #Samples gives information on where in the data block the marker record was received. by this,
A record is kept of where in the physiological signal the marker occurred. Subsequently, a marker value which is data relating to an actual marker is written.

【0023】更にこのアルゴリズムは、バッファの全体
の解析を行った後に、ステップ90において再び1個の
ビット(例えば、2進数の「0」を表すビット)を書き
込むことで、実際の信号レコードが後に続くことを表示
する。これに続いて、変数NBitsの値をデータ・ブ
ロックに書き込み、更に、バッファの内容を書き込むこ
とでデータ・ブロックにデルタ値を表すデータを包含さ
せ、これらは先に説明したアルゴリズムの場合と同様に
して行われる。尚、マーカ・レコードを包含しているデ
ータ・ブロックの場合には、そのデータ・ブロックの先
頭の部分はステップ84で書込まれたデータで構成され
ており、その次に、信号レコードが後に続くことを表示
する上述のビットが位置し、更にその次に、そのデータ
・ブロックの内容を表すデータが続く構成となる。一
方、そのデータ・ブロックに対応した期間中にマーカが
発生していないようなデータ・ブロックでは、このアル
ゴリズムを採用することによって生じる唯一の相違は、
信号レコードが後に続くことを表示する1個のビットが
先頭に付加されることだけである。従って、以上のよう
にして圧縮データにマーカ・チャネルを付加した場合に
は、信号レコードが後に続くことを表示するビットが追
加されるために圧縮率が僅かに低下するが、しかしなが
らこの圧縮率の低下は、マーカ・チャネル・データが付
加ができる利点と比べれば些細なものである。
The algorithm further rewrites one bit (eg, a bit representing a binary "0") at step 90 after performing the entire analysis of the buffer, so that the actual signal record is later Show what follows. This is followed by writing the value of the variable NBits to the data block, and then writing the contents of the buffer to cause the data block to contain data representing the delta value, as in the algorithm described above. Done. In the case of a data block containing a marker record, the head of the data block consists of the data written in step 84, followed by a signal record. The above-mentioned bit indicating that the data block is located is followed by data representing the contents of the data block. On the other hand, for a data block in which no marker has occurred during the period corresponding to the data block, the only difference caused by employing this algorithm is:
Only a single bit is added at the beginning to indicate that the signal record will follow. Therefore, when a marker channel is added to the compressed data as described above, the compression ratio slightly decreases due to the addition of a bit indicating that a signal record follows. The degradation is insignificant compared to the advantage that marker channel data can be added.

【0024】次に図6のAについて説明する。同図に示
したのは、非線形サンプリング及びそれに続くA/D変
換を実行するための好適な実施の形態である。図4の実
施の形態に関連して上で説明したように、信号の活性度
の瞬時値に応じて実効サンプリング・レートが変化する
ようにすれば、設定されているサンプリング・レートに
対応したサンプル個数より少ないサンプルで生理的信号
をディジタル化することができる。例えば、設定されて
いるサンプリング・レートが200個/秒であるとき
に、実効サンプリング・レートの平均値を約50個/秒
にして、高品質のECG信号及びEGM信号を発生させ
ることができる。また、サンプルがA/Dコンバータに
送り込まれる前に、個々のサンプルを廃棄すべきか否か
の判定を行うようにすれば、バッテリ電力消費量を大幅
に低減することができる。また、このようにA/D変換
より前に非線形サンプリングを行うならば、電力消費量
を低減できるばかりでなく、更に、格納ないし処理しな
ければならないデータ量も低減することができる。尚、
ここで使用している「非線形」という用語は、サンプリ
ングの時間的間隔における非線形を意味するものであ
り、A/D変換の分解能の非線形性のことではないの
で、混同されないように注意されたい。
Next, FIG. 6A will be described. Shown in the figure is a preferred embodiment for performing non-linear sampling and subsequent A / D conversion. As described above in connection with the embodiment of FIG. 4, if the effective sampling rate is changed in accordance with the instantaneous value of the signal activity, the sample corresponding to the set sampling rate is obtained. Physiological signals can be digitized with fewer samples. For example, when the set sampling rate is 200 / sec, the average value of the effective sampling rate can be set to about 50 / sec to generate high quality ECG and EGM signals. In addition, if it is determined whether each sample should be discarded before the sample is sent to the A / D converter, the power consumption of the battery can be significantly reduced. Further, if the non-linear sampling is performed before the A / D conversion, not only the power consumption can be reduced, but also the amount of data that needs to be stored or processed can be reduced. still,
It should be noted that the term "non-linear" as used herein means non-linear in the time interval of sampling and not the non-linearity of the resolution of the A / D conversion, so that it should not be confused.

【0025】図6のAにおいて、信号源から図中の91
へ入力してくる入力信号は、それをディジタル化するた
めにA/Dコンバータ96に直接接続してあるが、ただ
し、このコンバータ96は常時イネーブルされてはいな
い。即ち、入力信号を調べて、最後にサンプルを取り込
んで以後、入力信号が十分に大きな変動を生じたと判定
されたときにだけ、このコンバータ96をイネーブルす
るようにしている。これについて更に詳しく説明する
と、図中に「変換要求」と記した入力端子に供給されて
いるサンプル・クロックは、コンバータ96に直接接続
しておらず、入力信号に充分に大きな変動が生じたため
サンプルを取り込むべきであると判定されたときにだ
け、ゲートを通過してコンバータ96へ供給される。あ
るサンプルを取り込まずに見送るか、それとも取り込む
かについては、入力信号とサンプル・アンド・ホールド
回路92に格納されている信号との間の差分値に基づい
て判定され、この差分値は信号発生回路94からの出力
信号と比較される。サンプル・アンド・ホールド回路9
2は、実際に変換されたサンプルのうちで最も新しいサ
ンプルのアナログ値をホールドしており、このホールド
されている値が、ウィンドウ比較回路95へ入力して中
央値として用いられる。このサンプル・アンド・ホール
ド回路92の出力はスイッチ93を介して、ウィンドウ
比較回路95の3つの入力のうちの1つへ供給されてい
る。ウィンドウ比較回路95の第2入力は、図中にVi
nと記したアナログ信号入力である。ウィンドウ比較回
路95の第3入力は、信号発生回路94から送出されて
いる信号である。最新に取り込まれたサンプルの変換が
完了したときに「変換完了」信号が送出され、この信号
は、サンプル・アンド・ホールド回路92と信号発生回
路94との両方に供給されている。ある1つのサンプル
の変換が完了したならば、その変換されたばかりの値が
サンプル・アンド・ホールド回路92にホールドされ、
また、信号発生回路94がスレショルド信号を送出開始
する。このスレショルド信号は、送出開始時には所定レ
ベルにあり、時間の経過と共にそのレベルがゼロへ向か
って低下して行くようにした信号であり、ウィンドウ比
較回路95の3つの入力のうちの1つに接続されてい
る。信号発生回路94が送出するこのウィンドウ信号
は、本質的に、時間と共に変化するスレショルド信号で
あり、図4のアルゴリズムで用いられている離散した複
数のスレショルド値と同様の機能を果たすアナログ信号
である。ウィンドウ比較回路95は、このスレショルド
信号と入力信号の差分値とを比較して、入力信号の差分
値がスレショルド信号の値より大きい場合にだけサンプ
ル・クロック信号を通過させてA/Dコンバータ96の
変換開始端子へ供給する。従って、信号発生回路94の
出力信号の値が、最新に取り込まれたサンプルの値を中
心値としたときのアナログ信号の絶対値より小さな値に
まで減衰する時間が長くかかればかかるほど、より多く
のサンプル・クロック信号が見送られることになる。そ
して、入力信号の差分値がスレショルド信号の値を超え
る(即ち、入力信号の値がウィンドウ幅の外へはみ出
す)ようになったならば、サンプル・クロック信号が取
り込まれてA/Dコンバータ96による変換が開始され
る。この変換の際には、図中の91から入力してくる入
力信号が通常の分解能で変換されてディジタル出力が生
成される。このとき同時に変換完了信号が送出され、こ
の変換完了信号の送出によって、信号発生回路94がリ
セットされると共に、サンプル・アンド・ホールド回路
92がトリガされて、ホールドされる値が最新の信号の
値に更新される。
In FIG. 6A, a signal source 91
The input signal coming into is directly connected to an A / D converter 96 to digitize it, but the converter 96 is not always enabled. That is, the converter 96 is enabled only when it is determined that the input signal has undergone a sufficiently large fluctuation since the input signal is examined and the sample is finally taken. This will be described in more detail. The sample clock supplied to the input terminal labeled "conversion request" in the figure is not directly connected to the converter 96, and the input signal has a sufficiently large fluctuation. Is supplied to the converter 96 through the gate only when it is determined that should be taken. Whether to take off or take in a certain sample is determined based on a difference value between the input signal and a signal stored in the sample and hold circuit 92, and the difference value is determined by a signal generation circuit. It is compared with the output signal from 94. Sample and hold circuit 9
2 holds the analog value of the newest sample among the samples actually converted, and the held value is input to the window comparison circuit 95 and used as the median value. The output of the sample and hold circuit 92 is supplied to one of three inputs of a window comparison circuit 95 via a switch 93. The second input of the window comparison circuit 95 is Vi
An analog signal input indicated by n. The third input of the window comparison circuit 95 is a signal sent from the signal generation circuit 94. When the conversion of the latest sample has been completed, a "conversion complete" signal is sent out, which is supplied to both the sample and hold circuit 92 and the signal generation circuit 94. When the conversion of one sample is completed, the just-converted value is held in the sample and hold circuit 92,
Further, the signal generation circuit 94 starts transmitting the threshold signal. This threshold signal is a signal which is at a predetermined level at the start of transmission and whose level decreases toward zero over time, and is connected to one of three inputs of the window comparison circuit 95. Have been. This window signal sent by the signal generation circuit 94 is essentially a time-varying threshold signal, and is an analog signal that performs a function similar to the discrete threshold values used in the algorithm of FIG. . The window comparison circuit 95 compares the threshold signal with the difference value of the input signal, and passes the sample clock signal only when the difference value of the input signal is larger than the value of the threshold signal. Supply to conversion start terminal. Therefore, the longer it takes for the value of the output signal of the signal generating circuit 94 to decay to a value smaller than the absolute value of the analog signal when the value of the sample taken most recently is used as the center value, the more it takes Will be forgotten. Then, when the difference value of the input signal exceeds the value of the threshold signal (that is, the value of the input signal protrudes outside the window width), the sample clock signal is taken in and the A / D converter 96 Conversion starts. At the time of this conversion, an input signal input from 91 in the figure is converted at a normal resolution to generate a digital output. At this time, a conversion completion signal is transmitted at the same time. By transmitting the conversion completion signal, the signal generation circuit 94 is reset, and the sample-and-hold circuit 92 is triggered to hold the value of the latest signal. Will be updated to

【0026】図6のBのチャートは、以上のスレショル
ド・ウィンドウの機能を説明するためのものであり、変
動する入力信号に対するウィンドウの包絡線の関係を図
示したものである。サンプルが取り込まれた時刻を図中
に四角印で示してあり、サンプルが取り込まれたなら
ば、信号発生回路94が、二相ウィンドウを提供するた
めの信号を送出開始する。この信号は正と負の包絡線を
有し、入力信号がそれら包絡線と比較される。図から分
かるように、このウィンドウ信号は送出開始時には所定
値を有し、その値がゼロに向かって減衰して行く。この
ウィンドウ信号は最新に取り込まれたアナログ入力信号
の値をもって中心値としている。ただし、入力信号が正
と負のいずれの値も取り得る双極性信号であって、しか
も基本サンプリング周波数が例えば200Hz程度の比
較的低い周波数であるペースメーカの動作に関しては、
この比較ウィンドウの中心値を、最新に変換された入力
信号の値に設定するよりも、むしろ0ボルトに設定する
方が回路性能が向上することが判明している。このよう
な場合に対応するために、アナログ信号スイッチ93を
装備してあり、このスイッチ93を操作することで比較
ウィンドウの中心値を強制的に0ボルトにすることがで
きる。更に図6のBについて説明すると、図中の曲線の
先頭部分の実際に取り込まれたサンプルの後に、黒丸印
で示したサンプル・クロックが6回発生しているが、そ
れらサンプル・クロックの発生時には、入力信号は最新
のサンプル値と比べて僅かしか変化しておらず、ウィン
ドウ幅内にとどまっている。そのため、それらサンプル
・クロックの発生時にはサンプルは取り込まれずに見送
られている。最新にサンプルを取り込んでから7個目の
サンプル・クロックが発生した時点では、スレショルド
・ウィンドウ即ち包絡線の値が非常に小さな値にまで低
下しているため、入力信号がウィンドウ幅の外へはみ出
している。そのため、変換開始信号が、ウィンドウ比較
回路95からA/Dコンバータ96へ供給される。スレ
ショルド信号の値は、所定個数のサンプル・クロックが
発生するだけの時間が経過したならばゼロになるように
してあり、これは、少なくとも許容最低サンプリング・
レートでサンプルが取り込まれるようにするために重要
である。更に、これも図6のBから明らかなように、信
号の活性度が上昇したときには、サンプリング・レート
が大幅に上昇して、毎回のサンプル・クロックの発生時
に入力信号のサンプルが実際に取り込まれるようなサン
プリング・レートになっている。これによって、実際の
サンプリングが非線形サンプリングとなっており、即
ち、実効サンプリング・レートが生理的信号の相対的な
情報内容に応じて適合性をもって調節されるようになっ
ている。
FIG. 6B is a chart for explaining the function of the above threshold window, and illustrates the relationship between the window envelope and the changing input signal. The time at which the sample was taken is indicated by a square mark in the figure, and when the sample was taken, the signal generation circuit 94 starts transmitting a signal for providing a two-phase window. This signal has positive and negative envelopes, and the input signal is compared to those envelopes. As can be seen from the figure, this window signal has a predetermined value at the start of transmission, and the value attenuates toward zero. This window signal has the center value with the value of the latest analog input signal. However, for a pacemaker operation in which the input signal is a bipolar signal that can take any of positive and negative values, and the basic sampling frequency is a relatively low frequency of, for example, about 200 Hz,
It has been found that setting the center value of this comparison window to 0 volts, rather than to the value of the most recently converted input signal, improves circuit performance. To cope with such a case, an analog signal switch 93 is provided, and by operating this switch 93, the center value of the comparison window can be forcibly set to 0 volt. 6B, the sample clocks indicated by black circles are generated six times after the sample actually taken in the leading part of the curve in the figure. When these sample clocks are generated, , The input signal has changed only slightly compared to the latest sampled value and remains within the window width. Therefore, at the time of generation of these sample clocks, samples are not taken in but are postponed. At the time when the seventh sample clock occurs after the latest sample, the input signal extends outside the window width because the threshold window has been reduced to a very small value. ing. Therefore, a conversion start signal is supplied from the window comparison circuit 95 to the A / D converter 96. The value of the threshold signal is made to be zero after a predetermined number of sample clocks have elapsed, which is at least the minimum sampling time allowed.
Important to ensure that samples are taken at a rate. Further, as is apparent from FIG. 6B, when the activity of the signal is increased, the sampling rate is greatly increased, and the sample of the input signal is actually taken in every time the sample clock is generated. The sampling rate is as follows. This ensures that the actual sampling is a non-linear sampling, i.e. the effective sampling rate is adaptively adjusted according to the relative information content of the physiological signal.

【0027】図6のBから分かるように、先頭のサンプ
ルから第47番目のサンプルまでの47個のサンプルの
うち、実際に取り込まれるサンプルの個数は13個に減
数されており、この減数率は72%に相当する。一方、
QRS群が発生している期間中は、大部分のサンプルが
実際に取り込まれており、この場合にはサンプリング・
レートが、事実上、無損失サンプリングが行われている
のと同じほど高いレートになっている。いうまでもな
く、実際に取り込むサンプルの減数率は、またひいては
復元した信号の歪みの大きさは、スレショルド信号(ウ
ィンドウ信号)の形状(減少の仕方)に影響される。従
って、ウィンドウ信号の形状及びタイムアウト時間は、
設計上の選択事項であり、サンプリングしようとする信
号(例えば、特定の生理的信号等)の特性に適合するよ
うに選定ないし調節すべきである。図示の実施の形態に
おいて、スレショルド信号発生回路94に手を加えるだ
けで、信号の歪みの大きさと、電力消費量ないしデータ
減数率との兼ね合いを調節することができる。
As can be seen from FIG. 6B, of the 47 samples from the first sample to the forty-seventh sample, the number of actually taken samples is reduced to 13, and the reduction rate is Equivalent to 72%. on the other hand,
During the period when the QRS complex is occurring, most of the samples are actually captured, in this case
The rate is effectively as high as the lossless sampling is taking place. Needless to say, the decay rate of the sample to be actually acquired, and thus the magnitude of the distortion of the restored signal, are influenced by the shape (how to reduce) the threshold signal (window signal). Therefore, the shape of the window signal and the timeout time are as follows:
This is a design choice and should be selected or adjusted to suit the characteristics of the signal to be sampled (eg, a particular physiological signal, etc.). In the illustrated embodiment, it is possible to adjust the balance between the magnitude of the signal distortion and the power consumption or the data reduction rate only by modifying the threshold signal generation circuit 94.

【0028】スレショルド信号の設定を変更した場合の
影響を例示するために、図6のCに2種類のスレショル
ド信号を表す夫々の曲線を示した。それらスレショルド
信号はいずれも、初期値から減衰してゼロになるまでの
期間を、クロック・サイクル7個分に設定したものであ
る。以下の表は、それら2つの曲線(曲線1及び曲線
2)の各々について、取り込まれずに見送られたサンプ
ルの個数と、それに対応したスレショルド値との関係を
示したものである。
In order to exemplify the effect of changing the setting of the threshold signal, respective curves representing two types of threshold signals are shown in FIG. 6C. In each of these threshold signals, the period from the initial value to the decay to zero is set to seven clock cycles. The following table shows, for each of these two curves (Curve 1 and Curve 2), the relationship between the number of samples missed without being captured and the corresponding threshold value.

【0029】[0029]

【表1】 [Table 1]

【0030】ペースメーカ等のデバイスでは、状況に合
わせてスレショルド・ウィンドウ信号を変更できるよう
にしておくことが望ましい。この場合、プログラミング
によってその変更がなされるように予め設定しておいて
もよく、或いは、蓄積したデータに基づいて調節が行わ
れることでその変更がなされるようにしてもよい。例え
ば、信号の振幅が小さい期間はスレショルド信号の初期
値を小さくするようにしておけば、信号の振幅が小さい
ために歪みが多少増大するという事態を避けることがで
きる。また、図6のAにおいて、メモリ98には、信号
発生回路94に関する様々なパラメータ値が格納されて
おり、それらパラメータ値は、例えば、スレショルド信
号の初期値、減衰速度、取り込まずに見送ることが許さ
れる最大の心拍回数等である。スレショルド信号に関す
るこれらパラメータのデータは、プロセッサ34を介し
て信号発生回路94へ供給される。これらパラメータの
データを、体外装置であるプログラミング装置から送受
信回路36を介して供給するようにしてもよく、或い
は、マイクロプロセッサが信号データをモニタして蓄積
し、その蓄積した信号データによって表される信号履歴
に基づいて、スレショルド曲線の最適化に関する論理判
定を行うように、マイクロプロセッサをプログラミング
しておいてもよい。このようなスレショルド曲線の調節
は、図示のアナログ構成とした実施の形態においても行
え、また、それに対応したディジタル構成とした実施の
形態においても行うことができる。
In a device such as a pacemaker, it is desirable that the threshold window signal can be changed according to the situation. In this case, the change may be set in advance so that the change is made by programming, or the change may be made by performing adjustment based on accumulated data. For example, if the initial value of the threshold signal is reduced during a period in which the amplitude of the signal is small, it is possible to avoid a situation where the distortion is slightly increased due to the small amplitude of the signal. In FIG. 6A, the memory 98 stores various parameter values related to the signal generating circuit 94. For example, these parameter values can be set to the initial value of the threshold signal, the decay rate, and can be forgotten without being taken in. The maximum number of heartbeats allowed. The data of these parameters relating to the threshold signal is supplied to the signal generation circuit 94 via the processor 34. The data of these parameters may be supplied from a programming device that is an extracorporeal device via the transmission / reception circuit 36, or a microprocessor monitors and accumulates the signal data, and is represented by the accumulated signal data. The microprocessor may be programmed to make logical decisions regarding threshold curve optimization based on the signal history. Such adjustment of the threshold curve can be performed in the illustrated embodiment having the analog configuration, and can also be performed in the embodiment having the corresponding digital configuration.

【0031】ペースメーカに組み込む場合には、図6の
Aに示した非線形サンプリングA/Dコンバータから直
接にテレメトリ送信することで、リアルタイムのアナロ
グ・アップリンク・テレメトリを行うようにしてもよ
い。更にその場合に、サンプル値がアップリンク・テレ
メトリによってプログラミング装置へ転送されたなら
ば、ペースメーカ側で廃棄されたサンプル値をプログラ
ミング装置内で内挿法を用いて復元した上で、その信号
をユーザにディスプレイするようにしてもよい。以上の
方式の全体によって、A/Dコンバータにおける電力消
費量とアップリンク・テレメトリ回路における電力消費
量との両方が大幅に低減される。尚、以上に説明した好
適な実施の形態にかかる非線形サンプリングA/Dコン
バータはアナログ・コンバータであったが、これと同等
のディジタル・コンバータを用いたものも本発明の範囲
に含まれる。
When incorporated in a pacemaker, real-time analog uplink telemetry may be performed by transmitting telemetry directly from the nonlinear sampling A / D converter shown in FIG. 6A. Further, in this case, if the sample value is transferred to the programming device by uplink telemetry, the discarded sample value at the pacemaker side is restored using an interpolation method in the programming device, and the signal is transmitted to the user. May be displayed on the display. With the whole of the above scheme, both the power consumption in the A / D converter and the power consumption in the uplink telemetry circuit are greatly reduced. Although the nonlinear sampling A / D converter according to the preferred embodiment described above is an analog converter, a converter using a digital converter equivalent thereto is also included in the scope of the present invention.

【0032】非線形サンプリング回路を用いて、ペース
メーカ内におけるデータの格納や、そのデータに対する
更なる処理を行う場合には、サンプルの振幅値と間隔値
との両方を考慮しなければならない。そのために、入力
信号の値(振幅値)がウィンドウ幅内にあるときには、
見送られているサンプル・クロック・パルスが、比較回
路95からカウンタ97へ供給されており、これによっ
て、見送られたサンプルの個数の記録が残されるように
している。信号のデータを正確に格納するためには、サ
ンプルの振幅値を表しているディジタル・データと、こ
のカウンタ情報とを組み合わせる必要がある。見送るこ
とを許されるサンプルの最大個数が7個となるようにス
レショルド信号が設定されているとき、A/D変換され
た値(振幅値)が8ビットであれば、1個のサンプルを
表すサンプル・ワードは11ビット・ワードになり、な
ぜならば、8ビットの振幅値に、経過時間(即ち、最新
にサンプルを取り込んでから後に見送ったサンプル・ク
ロックの個数)を表す3ビットの数値が付加されるから
である。更にこのことは、サンプルを1個取り込むこと
に3ビット分のオーバーヘッドが付加されるということ
に他ならないが、しかしながら全体としてみれば、信号
を格納するために必要なメモリ容量も少なくて済み、バ
ッテリ電力の消費量も低減されることになる。
When storing data in a pacemaker or performing further processing on the data using a non-linear sampling circuit, both the amplitude value and the interval value of the sample must be considered. Therefore, when the value (amplitude value) of the input signal is within the window width,
The missed sample clock pulse is provided from the comparison circuit 95 to the counter 97 so that a record of the number of missed samples is kept. In order to accurately store the data of the signal, it is necessary to combine the digital information representing the amplitude value of the sample with the counter information. When the threshold signal is set so that the maximum number of samples that can be forgotten is 7 and the A / D-converted value (amplitude value) is 8 bits, a sample representing one sample The word becomes an 11-bit word, because the 8-bit amplitude value is appended with a 3-bit number representing the elapsed time (ie, the number of sample clocks that have been dropped since the last sample was taken). This is because that. Furthermore, this means that taking in one sample adds three bits of overhead, but overall the memory required to store the signal is small and the battery is low. The power consumption will also be reduced.

【0033】以上に説明したようにして図6のAの回路
が発生する11ビットのサンプル・ワードのストリーム
は、振幅値を圧縮するための無損失圧縮方式と、経過時
間値を圧縮するための固定ハフマン符号化方式とを組み
合わせて用いることによって、更に圧縮することができ
る。これに関して、上述の非線形サンプリング方式を用
いて様々な生理的信号をサンプリングし、そのサンプリ
ングに際して取り込まれずに見送られたサンプルの個数
(即ち、経過時間)の分布を調べたところ、サンプリン
グした信号が異なれば、それら信号どうしの間では、そ
の分布についての強い相関ないし類似性は存在しないこ
とが判明した。これは、取り込まずに見送ったサンプル
の個数を表すデータが、そのままでは圧縮することが困
難であることを意味している。ところが、あるサンプル
を取り込むまでに見送ったサンプルの個数とその次にサ
ンプルを取り込むまでに見送ったサンプルの個数との個
数差(デルタ値)を調べてみると、元の信号が異なって
いても、見送ったサンプルの個数のデルタ値について
は、それら信号どうしの間に強い相関が存在することが
判明した。これは、そのデルタ値(見送ったサンプルの
個数差)が圧縮可能なパラメータであることを意味して
いる。ただしこのパラメータを使用する場合に不利であ
るのは、このパラメータの取り得る値の範囲が「−7」
から「+7」までと広く、そのため、見送ったサンプル
の個数をそのまま表しているパラメータを格納する場合
には3ビットで足りるのに対して、このデルタ値を格納
するには4ビットが必要なことである。しかるに、この
デルタ値を「8」で整除した剰余(modulo8)を
用いれば、その値の範囲を再び「0」から「7」まで戻
すことができ、しかもそのようにしても、見送ったサン
プルの個数を表す個々の値を再現することができる。こ
の値の変更を行えば、負のデルタ値が「8−(そのデル
タ値の絶対値)」という計算式に従って正の値に変換さ
れる。そのため、例えば、見送ったサンプルの個数が6
個から3個へ変化した場合(即ち、デルタ値=−3)
と、デルタ値が+5である場合とでは、同じ結果が得ら
れ、後者の場合には次式のようになる。 (6+5)MOD8=11MOD8=3
As described above, the stream of 11-bit sample words generated by the circuit of FIG. 6A includes a lossless compression scheme for compressing amplitude values and a stream for compressing elapsed time values. Further compression can be achieved by using the fixed Huffman coding system in combination. In this regard, various physiological signals were sampled using the above-described nonlinear sampling method, and the distribution of the number of samples that were not taken in at the time of sampling (ie, elapsed time) was examined. For example, it has been found that there is no strong correlation or similarity in the distribution between the signals. This means that it is difficult to compress the data representing the number of samples that have been sent off without taking in the data as it is. However, when examining the number difference (delta value) between the number of samples deferred before capturing a certain sample and the number of samples deferred before capturing the next sample, even if the original signal is different, As for the delta value of the number of samples forgotten, it was found that there was a strong correlation between the signals. This means that the delta value (the difference in the number of samples that have been forgotten) is a compressible parameter. However, the disadvantage of using this parameter is that the range of possible values for this parameter is "-7".
To "+7". Therefore, when storing a parameter that directly represents the number of samples that have been forgotten, only three bits are required, whereas storing this delta value requires four bits. It is. However, if the remainder (modulo 8) obtained by dividing the delta value by “8” is used, the range of the value can be returned from “0” to “7” again. Individual values representing the number can be reproduced. If this value is changed, the negative delta value is converted to a positive value according to the calculation formula "8- (absolute value of the delta value)". Therefore, for example, if the number of samples
When the number changes from three to three (that is, delta value = -3)
And the case where the delta value is +5, the same result is obtained. In the latter case, the following expression is obtained. (6 + 5) MOD8 = 11 MOD8 = 3

【0034】こうして最終的に導出したパラメータであ
る「デルタ値(見送ったサンプルの個数差)を「8」で
整除した剰余(modulo8)」の値には、やはり強
い相関が存在することが判明している。従って、この分
布に基づいて、経過時間(即ち、見送ったサンプルの個
数)というパラメータをより効率的に表す固定ハフマン
符号を作成することができる。任意の確率分布に基づい
てハフマン符号ツリーを作成するための具体的な方法に
は様々なものがあり、それらは種々の文献に記載されて
いる。表1及び図6のCに示したようなスレショルド信
号を用いて生理的信号のサンプリングを行ったならば、
その結果から「デルタ値(見送ったサンプルの個数差)
を「8」で整除した剰余(modulo8)」の値の分
布を求めればよく、その分布に基づいてハフマン符号化
ツリーを作成することができ、結果的に得られる符号は
例えば以下の表2に示すような値を取る。
It was found that a strong correlation still exists in the value of the finally derived parameter “remainder (modulo 8) obtained by dividing the delta value (the difference in the number of samples sent off)” by “8”. ing. Therefore, based on this distribution, it is possible to create a fixed Huffman code that more efficiently represents a parameter of elapsed time (that is, the number of samples that have been forgotten). There are various specific methods for creating a Huffman code tree based on an arbitrary probability distribution, and they are described in various documents. If a physiological signal is sampled using a threshold signal as shown in Table 1 and FIG.
From the result, the delta value (difference in the number of samples sent off)
The distribution of the value of the remainder (modulo 8) obtained by dividing by “8” may be obtained, and a Huffman coding tree can be created based on the distribution. The resulting code is, for example, as shown in Table 2 below. Take the value as shown.

【0035】[0035]

【表2】 [Table 2]

【0036】この表2に示したハフマン符号化を利用す
ることで、第1スレショルド設定値に関しては約17.
5%のビット個数の低減が達成され、第2スレショルド
設定値に関しては約14.5%のビット個数の低減が達
成された。固定ハフマン符号を使用しているため、この
符号化は、非常に小さなルックアップ・テーブルから各
パラメータに対応した符号を読み出すことで行われ、殆
ど処理というものを必要としていない。
By using the Huffman coding shown in Table 2, the first threshold set value is about 17.
A reduction in the number of bits of 5% was achieved, and a reduction in the number of bits of about 14.5% was achieved for the second threshold setting. Since a fixed Huffman code is used, this coding is performed by reading a code corresponding to each parameter from a very small look-up table, and requires little processing.

【0037】次に図7について説明すると、同図は、非
線形サンプリング方式によってサンプリングした信号を
処理する圧縮アルゴリズムの全体を示したフローチャー
トである。ステップ101では、最新に取り込んだサン
プルの値を表す変数LastSampleの値を「0」
に設定すると共に、その最新のサンプルを取り込むまで
に見送ったサンプルの個数を表す変数LastSkip
pedの値を「0」に設定する。ステップ103〜10
7は、非線形サンプリング方式によってサンプリングし
たデータをアセンブルしてデータ・ブロックを形成する
ためのステップであり、このデータ・ブロックの形成は
先に説明した無損失圧縮方式の場合と同様にして行う。
また、ステップ106では、デルタ値の絶対値の最大値
を表す変数MaxDeltaの値を設定する。ステップ
103は、図6のAに示した回路が実行する非線形サン
プリングのための動作を表している。ステップ104に
は、図7のアルゴリズムが図3に示した本発明の前提と
なる従来の方式と相違している主たる相違点が示されて
おり、それは、図7のアルゴリズムでは、サンプルの振
幅値の差分を表すデルタ値ADeltaを変数#Sam
plesの値に対応した振幅値用バッファABuf[#
Samples]に格納し、また、経過時間値の差分を
表すデルタ値TDeltaを(正確には、そのデルタ値
を「8」で整除した剰余(modulo8)を)変数#
Samplesの値に対応した時間値用バッファTBu
f[#Samples]に格納するようにしていること
である。ステップ108〜112は、圧縮処理のステッ
プであり、これらのステップでは先ず、変数MaxDe
ltaの値の有効ビット桁数を判定し、続いて、ステッ
プ109において、その有効ビット桁数を表す変数NB
itsの値をブロック・ヘッダとして書き込む。更に続
いて、ステップ110、111、及び112では、サン
プルの経過時間値を表すデータ及びサンプルの振幅値を
表すデータを全てデータ・ブロックに書き込む。より詳
しくは、変数#Samplesの値が変数Buffer
Sizeの値に等しくなったか否かをステップ110で
判定するようにしており、それらが等しくなるまで、ス
テップ111で変数#Samplesの値を「1」ずつ
インクリメントする。更に詳しく説明すると、先ず、
「デルタ値(見送ったサンプルの個数差)を「8」で整
除した剰余(modulo8)」を表すハフマン符号を
書き込み、続いて、振幅値の差分を表すデルタ値のビッ
トのうちの最下位桁ビットからNBits個までのビッ
ト(それに加えて1個の符号ビット)を書き込む。続い
て、変数#Samplesの値を変数BufferSi
zeの値と比較し、変数#Samplesの値を「1」
だけインクリメントし、更にサンプルの書き込みを反復
して、現在データ・ブロックに対応した経過時間値デー
タ及び振幅値データの全てを書き込み終わったならば、
このルーチンはステップ110からステップ102へ戻
り、次のデータ・ブロックについての作業を開始する。
Next, FIG. 7 will be described. FIG. 7 is a flowchart showing an entire compression algorithm for processing a signal sampled by the non-linear sampling method. In step 101, the value of the variable LastSample representing the value of the latest sample taken is set to “0”.
, And a variable LastSkip representing the number of samples deferred until the latest sample is captured.
Set the value of ped to "0". Steps 103 to 10
Reference numeral 7 denotes a step for assembling data sampled by the non-linear sampling method to form a data block. This data block is formed in the same manner as in the lossless compression method described above.
In step 106, a value of a variable MaxDelta indicating the maximum value of the absolute value of the delta value is set. Step 103 represents an operation for nonlinear sampling performed by the circuit shown in FIG. 6A. Step 104 shows the main differences between the algorithm of FIG. 7 and the conventional method which is the premise of the present invention shown in FIG. 3, that is, the algorithm of FIG. Delta value ADDelta representing the difference between the variables #Sam
amplitude buffer ABuf [# corresponding to the value of ples
Samples], and a delta value TDelta representing a difference between elapsed time values (more precisely, a remainder (modulo 8) obtained by dividing the delta value by “8”) in a variable #
Time value buffer TBu corresponding to the value of Samples
f [#Samples]. Steps 108 to 112 are steps of the compression processing. In these steps, first, the variable MaxDe
It determines the number of significant bits of the value of lta, and then, in step 109, a variable NB representing the number of significant bits.
Write the value of "its" as a block header. Subsequently, in steps 110, 111, and 112, data representing the elapsed time value of the sample and data representing the amplitude value of the sample are all written in the data block. More specifically, the value of the variable #Samples is a variable Buffer
In step 110, it is determined whether or not the value is equal to the value of Size. In step 111, the value of the variable #Samples is incremented by "1" until they become equal. To explain in more detail, first,
A Huffman code representing a remainder (modulo 8) obtained by dividing the delta value (the difference in the number of samples that have been forgotten) by “8” is written, and then the least significant bit of the bits of the delta value representing the difference between the amplitude values To NBits bits (plus one sign bit). Subsequently, the value of the variable #Samples is changed to the variable BufferSi.
Compared with the value of ze, the value of variable #Samples is set to “1”.
After the writing of all the elapsed time value data and amplitude value data corresponding to the current data block is completed by repeating
The routine returns from step 110 to step 102 to begin work on the next data block.

【0038】データ・ブロックから情報を取り出すに
は、最初に変数NBitsの値を読み出す。続いて、各
々が経過時間値情報(経過時間値データ)と振幅値情報
(振幅値データ)とから成る複数のサンプル値の全てを
取り出す。経過時間値情報を取り出す際には、経過時間
値を表しているデータのビットを1個読み出すたびにそ
れをハフマン符号ツリーに対して照合し、この操作をツ
リーの中のいずれかのリーフ・ノードに到達するまで反
復する。リーフ・ノードの内容は、デルタ値(見送った
サンプルの個数差)を「8」で整除した剰余(modu
lo8)の値を圧縮解除した値となっている。こうして
得られた値を、先行するサンプルの経過時間値に加算
し、その和の値を「8」で整除した剰余(modulo
8)を取ることによって現在サンプルの経過時間値が得
られる。振幅値情報を取り出すには、現在デルタ値につ
いての、正負符号ビットと、最下位桁ビットからNBi
ts個までのビットとを読み出し、読み出した値を先行
するサンプルの振幅値に加えるようにする。そして最後
に、以上のようにして取り出したサンプルの値に対して
内挿法を適用し、廃棄されたサンプルを復元することに
よって、元の信号の全体を再生する。この方法を用いれ
ば、非線形サンプリングA/Dコンバータが送出するデ
ータを更に約25%圧縮することができ、全体としての
圧縮率は元の信号に対して4:1〜5:1になる。
To retrieve information from a data block, first read the value of the variable NBits. Subsequently, all of a plurality of sample values each including elapsed time value information (elapsed time value data) and amplitude value information (amplitude value data) are extracted. When extracting elapsed time value information, each time a bit of data representing an elapsed time value is read, it is checked against the Huffman code tree, and this operation is performed on any leaf node in the tree. Until it reaches. The content of the leaf node is a remainder (modu) obtained by dividing the delta value (the difference in the number of samples that have been forgotten) by “8”.
lo8) is a decompressed value. The value obtained in this way is added to the elapsed time value of the preceding sample, and the sum is divided by “8” to obtain a remainder (modulo).
Taking 8) gives the elapsed time value of the current sample. To extract the amplitude value information, NBi is calculated from the sign bit and the least significant bit of the current delta value.
Up to ts bits are read, and the read value is added to the amplitude value of the preceding sample. Finally, the interpolation is applied to the values of the samples taken out as described above, and the discarded samples are restored to reproduce the entire original signal. Using this method, the data sent by the non-linear sampling A / D converter can be further compressed by about 25%, and the overall compression ratio is 4: 1 to 5: 1 with respect to the original signal.

【0039】以上の説明においては、心電信号等の生理
的信号を取り扱う場合に即して本発明を開示したが、本
発明はそのような生理信号を取り扱うものに限定される
ず、例えば、気象学や地震学等のように、これと大きく
異なった応用分野においてもセンサ信号等の様々な信号
を処理するために利用可能である。特に、バッテリ駆動
式デバイスの環境においては、本発明のシステムは比較
的少ない情報損失量で非常に大きな圧縮率を達成すると
いう点で極めて有用なものである。本発明にかかる非線
形サンプリングA/Dコンバータによれば、ディジタル
化のプロセスにおける消費電力量が低減されるのみなら
ず、一連の処理手順中におけるディジタル化のプロセス
に連なるその他のプロセスの消費電力量も低減される。
更に、本発明にかかる非線形サンプリングは、ディジタ
ル構成の実施の形態でも実行し得るものであり、従っ
て、以上に開示したアナログ構成の実施の形態に限定さ
れるものではない。
In the above description, the present invention has been disclosed in the case of handling a physiological signal such as an electrocardiographic signal. However, the present invention is not limited to the case of handling such a physiological signal. It can be used to process various signals such as sensor signals in application fields that are significantly different from this, such as meteorology and seismology. In particular, in a battery-powered device environment, the system of the present invention is very useful in achieving very high compression ratios with relatively little information loss. According to the non-linear sampling A / D converter according to the present invention, not only the power consumption in the digitization process is reduced, but also the power consumption in other processes connected to the digitization process in a series of processing procedures. Reduced.
Furthermore, the non-linear sampling according to the present invention can also be executed in the embodiment of the digital configuration, and is not limited to the embodiment of the analog configuration disclosed above.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】Aは本発明を適用可能なデバイスの2つの具体
例としてペースメーカ等の植込形デバイスと駆動式の患
者の身体表面に装着するバッテリ駆動式のホルター型デ
バイスとを示した模式図であり、BはAに示した植込形
デバイスまたは身体表面装着形デバイスの主要構成要素
を示した簡単なブロック図である。
FIG. 1A is a schematic diagram showing two examples of devices to which the present invention can be applied, an implantable device such as a pacemaker and a battery-powered holter-type device that is worn on the body surface of a driven patient. B is a simplified block diagram showing the major components of the implantable device or body surface mounted device shown in A.

【図2】本発明に従ってデータの圧縮、転送、及び圧縮
解除を行う際に実行する主要なステップを表した簡単な
フローチャートである。
FIG. 2 is a simplified flowchart showing the major steps performed in compressing, transferring, and decompressing data according to the present invention.

【図3】従来例にかかるデータの無損失圧縮方式の具体
例を示したフローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart showing a specific example of a data lossless compression method according to a conventional example.

【図4】所定スレショルド値の関数としての非線形サン
プリングを行うようにした有損失圧縮のアルゴリズムの
フローチャートである。
FIG. 4 is a flow chart of a lossy compression algorithm for performing non-linear sampling as a function of a predetermined threshold value.

【図5】ペースメーカのマーカ・チャネル・データを本
発明に従って圧縮されるデータ・ストリームに付加する
ためのアルゴリズムのフローチャートである。
FIG. 5 is a flow chart of an algorithm for appending pacemaker marker channel data to a data stream that is compressed in accordance with the present invention.

【図6】Aは非線形サンプリング及びA/D変換のため
のアナログ構成の実施の形態の回路図であり、BはAの
非線形A/Dコンバータの動作を例示したチャートであ
り、CはAの非線形A/Dコンバータに用いることので
きる2種類のスレショルド値曲線を例示したグラフであ
る。
6A is a circuit diagram of an embodiment of an analog configuration for non-linear sampling and A / D conversion, FIG. 6B is a chart illustrating the operation of the non-linear A / D converter of A, and FIG. 4 is a graph illustrating two types of threshold value curves that can be used for a nonlinear A / D converter.

【図7】非線形サンプル・データの圧縮を行って非線形
サンプリングとデータ圧縮との両方の利点を得られるよ
うにした本発明にかかるアルゴリズムのフローチャート
である。
FIG. 7 is a flow chart of an algorithm according to the present invention that performs non-linear sampled data compression to obtain the advantages of both non-linear sampling and data compression.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

15 バッテリ 30 植込形デバイス 32 身体表面装着形デバイス 34 プロセッサ(マイクロプロセッサ) 35 メモリ 92 サンプル・アンド・ホールド回路 94 信号発生回路 95 ウィンドウ比較回路 96 A/Dコンバータ 98 メモリ Reference Signs List 15 battery 30 implantable device 32 body surface-mounted device 34 processor (microprocessor) 35 memory 92 sample and hold circuit 94 signal generation circuit 95 window comparison circuit 96 A / D converter 98 memory

フロントページの続き (72)発明者 コーン・ヴェイヤント オランダ王国エヌエル−6431 エーヴェー ホーンズブローク,ホンメルターヴェー ク 217Continuing on the front page (72) Inventor Korn Weyant Nüll-6431 The Netherlands Hoehbroek, Hommelweerweg 217

Claims (30)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 アナログ信号を非線形サンプリング方式
でサンプリングしてそのアナログ信号を表す圧縮ディジ
タル・データを生成するシステムにおいて、 所定のクロック・レートでサンプル・クロック信号を送
出するクロック信号源と、 前記サンプル・クロック信号の発生時に前記アナログ信
号をサンプリングすることにより、前記アナログ信号を
表すディジタル・データを生成するサンプリング手段
と、 前記アナログ信号の各々のサンプル値をホールドするホ
ールド手段と、 前記アナログ信号のサンプリングが行われるたびに、前
記ホールドされたサンプル値に対する動的に減少する差
分を表す差分スレショルド信号を発生するスレショルド
手段と、 前記サンプリングが行われた後に、各サンプル・クロッ
ク信号が送出されるたびに、前記アナログ信号と前記ホ
ールドされたサンプル値との差分が前記スレショルド値
より大きいか否かを判定してその差分が前記スレショル
ド値より大きかったならばサンプル取込許可信号を送出
するサンプル取込許可手段と、 前記サンプル取込許可信号が送出されているときにの
み、前記サンプル・クロック信号が送出されるたびに前
記サンプリング手段をイネーブルして該サンプリング手
段に前記アナログ信号をサンプリングさせるようにし、
それによって、サンプルのうちのあるもの取り込ませず
に見送らせ、更にそれによって、前記アナログ信号の時
間差分と前記スレショルド値の減少の仕方とに応じてサ
ンプル個数が減数される非線形サンプリング・レートで
サンプリングが行われるようにする、イネーブル手段
と、を備えたことを特徴とするシステム。
1. A system for sampling an analog signal in a non-linear sampling manner to generate compressed digital data representing the analog signal, comprising: a clock signal source for transmitting a sample clock signal at a predetermined clock rate; Sampling means for generating digital data representing the analog signal by sampling the analog signal when a clock signal is generated; holding means for holding each sample value of the analog signal; sampling of the analog signal Threshold means for generating a difference threshold signal representing a dynamically decreasing difference with respect to the held sample value each time the sampled signal is transmitted after the sampling is performed. , A sample acquisition permitting means for judging whether a difference between the analog signal and the held sample value is larger than the threshold value and transmitting a sample acquisition permission signal if the difference is larger than the threshold value; And only when the sample capture permission signal is transmitted, each time the sample clock signal is transmitted, enables the sampling means to cause the sampling means to sample the analog signal,
Thereby sampling off at a non-linear sampling rate where some of the samples are reduced according to the time difference of the analog signal and the way in which the threshold value is reduced, without taking some of the samples. Enabling means to be performed.
【請求項2】 前記サンプリングを実行してからその次
の前記サンプリングを実行するまでの間に取り込まずに
見送ったサンプルの個数を判定し、その見送ったサンプ
ルの個数を表すディジタル・データを生成する手段を更
に備えたことを特徴とする請求項1記載のシステム。
2. The method according to claim 1, further comprising: determining a number of samples that have been skipped without being acquired after the sampling is performed and before performing the next sampling; and generating digital data representing the number of samples that have been skipped. The system of claim 1, further comprising means.
【請求項3】 各々のサンプルごとに、前記アナログ信
号を表すディジタル・データと経過時間を表すディジタ
ル・データとを互いに関連付けて格納する格納手段を更
に備えたことを特徴とする請求項2記載のシステム。
3. The apparatus according to claim 2, further comprising storage means for storing digital data representing the analog signal and digital data representing the elapsed time in association with each other for each sample. system.
【請求項4】 前記スレショルド手段が信号発生手段を
含んでおり、該信号発生手段が発生する信号は、その振
幅が所定初期振幅から減少して、最新のサンプリングを
行ってから所定個数のサンプル・クロックが発生するま
での時間に対応した所定時間内に略々ゼロにまで減少す
る信号であることを特徴とする請求項1記載のシステ
ム。
4. The signal processing apparatus according to claim 1, wherein said threshold means includes a signal generating means, and a signal generated by said signal generating means has a predetermined number of samples after the amplitude thereof has decreased from a predetermined initial amplitude. The system of claim 1, wherein the signal decreases to substantially zero within a predetermined time corresponding to a time until a clock is generated.
【請求項5】 アナログ信号の実効サンプリング・レー
トをそのアナログ信号の変動度の関数として適合性をも
って調節するようにした圧縮システムにおいて、 前記アナログ信号を所定サンプリング・レートでサンプ
リングするサンプリング手段と、 前記サンプリングによって得られたサンプルを所定個数
保持するブロック手段と、 前記保持された各々のサンプルの値と、そのサンプルに
先行して保持されたサンプルの値との差分を表すデルタ
値を生成するデルタ手段と、 前記ブロックの各々ごとに、そのブロックにおける最大
デルタ値を求める最大値手段と、 所定個数の異なったデルタ値に対応した複数のスレショ
ルド値を設定するスレショルド手段と、 前記最大デルタ値と前記複数のスレショルド値とを比較
し、その比較結果に基づいて前記デルタ値のうちのある
ものを維持しその他のものを廃棄する比較手段と、 前記ブロックの各々ごとに、前記最大デルタ値と前記維
持されたデルタ値とから成る圧縮データの書き込みを行
う書込手段と、を備えたことを特徴とする圧縮システ
ム。
5. A compression system adapted to adaptively adjust an effective sampling rate of an analog signal as a function of the variability of the analog signal, wherein the sampling means samples the analog signal at a predetermined sampling rate. Block means for holding a predetermined number of samples obtained by sampling; delta means for generating a delta value representing a difference between the value of each held sample and the value of a sample held prior to the sample Maximum value means for obtaining a maximum delta value in the block for each of the blocks; threshold means for setting a plurality of threshold values corresponding to a predetermined number of different delta values; Is compared with the threshold value of Comparing means for maintaining some of the delta values and discarding others, and for writing, for each of the blocks, compressed data consisting of the maximum delta value and the maintained delta value. Compression means comprising:
【請求項6】 前記書込手段が、前記圧縮データを直接
的にテレメトリによって送出するテレメトリ手段を含ん
でいることを特徴とする請求項5記載の圧縮システム。
6. The compression system according to claim 5, wherein said writing means includes telemetry means for transmitting said compressed data directly by telemetry.
【請求項7】 前記書込手段が、前記圧縮データを格納
する格納手段を含んでいることを特徴とする請求項5記
載の圧縮システム。
7. The compression system according to claim 5, wherein said writing means includes storage means for storing said compressed data.
【請求項8】 前記スレショルド手段が、離散した複数
のスレショルド値を格納する手段を備えており、前記比
較手段が、前記最大デルタ値が前記複数のスレショルド
値のうちのどの2つのスレショルド値の間にあるかを判
定してその判定結果の関数としてデルタ値の廃棄を行う
手段を含んでいることを特徴とする請求項5記載の圧縮
システム。
8. The threshold means comprises means for storing a plurality of discrete threshold values, and wherein the comparing means determines that the maximum delta value is between any two of the plurality of threshold values. 6. The compression system according to claim 5, further comprising means for judging whether or not the delta value exists, and discarding the delta value as a function of the judgment result.
【請求項9】 前記書込手段が、ビット個数決定手段を
含んでおり、該ビット個数決定手段は、前記維持された
デルタ値の各々を書き込む際に書き込むビットの個数を
前記判定結果の関数として決定する手段であることを特
徴とする請求項8記載の圧縮システム。
9. The writing means includes bit number determining means, and the bit number determining means determines the number of bits to be written when writing each of the maintained delta values as a function of the determination result. 9. The compression system according to claim 8, wherein said means is a determining means.
【請求項10】 前記圧縮システムがペースメーカに内
蔵されており、前記ブロックの期間中にマーカ事象が発
生したならばペースメーカ・マーカ・データを前記圧縮
データの中に書き込む手段を更に備えたことを特徴とす
る請求項5記載の圧縮システム。
10. The compression system built into a pacemaker and further comprising means for writing pacemaker marker data into the compressed data if a marker event occurs during the block. The compression system according to claim 5, wherein
【請求項11】 患者に対してペーシングを施すための
ペーシング手段と、生理的信号であるアナログ信号を検
出する検出手段と、前記アナログ信号から該アナログ信
号を表す圧縮ディジタル・データを生成するデータ手段
とを有する植込形ペースメーカ・システムにおいて、 前記データ手段が、 前記アナログ信号の変動度指標値を判定する変動度判定
手段と、 前記アナログ信号から非線形サンプリング・レートでサ
ンプル・データを抽出する非線形手段であって、前記非
線形サンプリング・レートを前記変動度指標値の関数と
して決定する非線形サンプリング・レート決定手段を含
んでいる前記非線形手段と、 前記非線形サンプリング・レートを表すデータ及び前記
抽出されたサンプル・データの書き込みを行う書込手段
と、を含むものであることを特徴とする植込形ペースメ
ーカ・システム。
11. Pacing means for pacing a patient, detecting means for detecting an analog signal as a physiological signal, and data means for generating compressed digital data representing the analog signal from the analog signal. An implantable pacemaker system comprising: a data rate measuring means for deciding a variability index value of the analog signal; and a non-linear means for extracting sample data from the analog signal at a non-linear sampling rate. Wherein said non-linear means includes non-linear sampling rate determining means for determining said non-linear sampling rate as a function of said variability index value; and data representing said non-linear sampling rate and said extracted samples. Writing means for writing data Implantable pacemaker system, characterized in that.
【請求項12】 前記非線形手段が、クロック信号を発
生するクロック手段と、前記クロック信号が発生するた
びに前記アナログ信号のサンプリングを行うサンプリン
グ手段と、夫々のサンプルをディジタル・データに変換
するコンバータ手段と、サンプル見送り手段とを備えて
おり、前記サンプル見送り手段は、前記アナログ信号の
うちの前記変動度指標値に関して小さな変動しか含んで
いない部分に対応して、前記サンプリング手段にサンプ
リング動作を行わせずにサンプルを見送らせるように
し、それによって、サンプリング動作の回数を前記サン
プル・クロックの発生回数以下に低減する手段であるこ
とを特徴とする請求項11記載の植込形ペースメーカ・
システム。
12. The non-linear means includes clock means for generating a clock signal, sampling means for sampling the analog signal each time the clock signal is generated, and converter means for converting each sample into digital data. And sample sending-off means. The sample sending-off means causes the sampling means to perform a sampling operation in response to a portion of the analog signal containing only a small change with respect to the variability index value. 12. The implantable pacemaker according to claim 11, further comprising means for causing the sample to be skipped without delay, thereby reducing the number of sampling operations to less than the number of occurrences of the sample clock.
system.
【請求項13】 取り込まずに見送ったサンプルの個数
を表すデータを生成する手段と、そのデータを圧縮する
見送りサンプル個数圧縮手段とを更に備えたことを特徴
とする請求項12記載の植込形ペースメーカ・システ
ム。
13. The implantable type according to claim 12, further comprising: means for generating data representing the number of samples sent off without being taken in; and means for compressing the number of samples to be sent off for compressing the data. Pacemaker system.
【請求項14】 前記見送りサンプル個数圧縮手段が、
あるサンプルを取り込むまでに見送ったサンプルの個数
とその次にサンプルを取り込むまでに見送ったサンプル
の個数との差を表す見送りデルタ・データを生成するデ
ルタ手段を含んでいることを特徴とする請求項13記載
の植込形ペースメーカ・システム。
14. The number-of-offset-samples number compressing means,
A delta means for generating offset delta data representing the difference between the number of samples deferred before a sample is acquired and the number of samples deferred until the next sample is acquired. 13. The implantable pacemaker system according to claim 13.
【請求項15】 前記サンプル・ディジタル・データを
圧縮する無損失圧縮手段と、前記見送りデルタ・データ
を符号化する符号化手段とを更に備えたことを特徴とす
る請求項13記載の植込形ペースメーカ・システム。
15. The implantable type according to claim 13, further comprising lossless compression means for compressing said sample digital data, and coding means for coding said delay delta data. Pacemaker system.
【請求項16】 アナログ信号を表す圧縮データを生成
する方法において、 前記アナログ信号の予測値に関連したスレショルド・デ
ータを設定し、 前記アナログ信号を非線形の実効サンプリング・レート
でサンプリングして非線形サンプル・データを生成し、
その際に、前記アナログ信号と前記スレショルド・デー
タとを比較してその比較結果に基づいて前記非線形サン
プリング・レートを決定するようにし、 各サンプルに対応した前記非線形サンプリング・レート
を表す指標値を導出してその指標値をレート・データに
変換し、 前記サンプル・データを無損失圧縮方式で圧縮し、 前記レート・データ及び前記サンプル・データの書き込
みを行う、ことを特徴とする方法。
16. A method for generating compressed data representing an analog signal, comprising: setting threshold data associated with a predicted value of the analog signal; and sampling the analog signal at a non-linear effective sampling rate. Generate data,
At this time, the analog signal is compared with the threshold data, the nonlinear sampling rate is determined based on the comparison result, and an index value representing the nonlinear sampling rate corresponding to each sample is derived. Converting the index value into rate data, compressing the sample data by a lossless compression method, and writing the rate data and the sample data.
【請求項17】 アナログ・スレショルド・データを設
定し、前記アナログ信号のサンプリングを行う前に前記
非線形サンプリング・レートを決定することを特徴とす
る請求項16記載の方法。
17. The method of claim 16, wherein analog threshold data is set and the non-linear sampling rate is determined before sampling the analog signal.
【請求項18】 離散した複数のスレショルド・データ
・ポイントを設定し、先に前記アナログ信号を一定のサ
ンプリング・レートでサンプリングして第1サンプル・
データを抽出し、前記第1サンプル・データを前記複数
のスレショルド・データ・ポイントと比較し、その比較
結果の関数として前記第1サンプル・データを非線形サ
ンプリング・レートでサンプリングすることを特徴とす
る請求項16記載の方法。
18. A method according to claim 1, wherein a plurality of discrete threshold data points are set, and the analog signal is sampled at a constant sampling rate first.
Extracting data, comparing the first sample data to the plurality of threshold data points, and sampling the first sample data at a non-linear sampling rate as a function of the result of the comparison. Item 17. The method according to Item 16.
【請求項19】 所定のクロック・レートでサンプル・
クロックを発生し、前記サンプル・クロックの各々が発
生するたびにサンプルを取り込まずに見送るべきかそれ
とも取り込むべきかの判定を行い、取り込まずに見送っ
たサンプルの個数を判定することによって前記非線形サ
ンプリング・レートを表す前記指標値を導出することを
特徴とする請求項16記載の方法。
19. A method for sampling at a predetermined clock rate.
A non-acquisition sample or a non-acquisition sample at each occurrence of the sample clock, and determining the number of samples skipped without acquisition by determining the number of non-acquisition samples. 17. The method according to claim 16, wherein said index value representing a rate is derived.
【請求項20】 あるサンプルを取り込むまでに見送っ
たサンプルの個数とその次にサンプルを取り込むまでに
見送ったサンプルの個数との個数差を求めてその個数差
を符号化することによって、前記レート・データを圧縮
することを特徴とする請求項19記載の方法。
20. The method according to claim 10, wherein a difference between the number of samples deferred until a certain sample is captured and the number of samples deferred before the next sample is captured is calculated and the number difference is encoded. The method of claim 19, wherein the data is compressed.
【請求項21】 生理的信号をアナログ信号として生成
する信号手段と、 前記アナログ信号を表す圧縮ディジタル・データ・スト
リームを生成するデータ手段とを備え、 前記データ手段が、非線形サンプル間隔で前記アナログ
信号のサンプルを取り込む非線形手段と、前記サンプル
を表す圧縮データを生成する第1圧縮手段と、前記サン
プルのサンプル間隔を表す圧縮データを生成する第2圧
縮手段とを有しており、それらによって、前記アナログ
信号を表すデータ・ストリームを生成するようにした、
ことを特徴とする植込形医用デバイス・システム。
21. Signal means for generating a physiological signal as an analog signal; and data means for generating a compressed digital data stream representative of the analog signal, wherein the data means comprises the analog signal at a non-linear sample interval. Non-linear means for taking in a sample of the sample, first compression means for generating compressed data representing the sample, and second compression means for generating compressed data representing a sample interval of the sample, Generate a data stream representing an analog signal,
An implantable medical device system, comprising:
【請求項22】 前記植込形医用デバイス・システムは
ペースメーカであり、該ペースメーカは、マーカ・チャ
ネル・データを取り込むマーカ手段と、前記マーカ・チ
ャネル・データを前記データ・ストリームに挿入する挿
入手段とを有することを特徴とする請求項21記載の植
込形医用デバイス・システム。
22. The implantable medical device system is a pacemaker, the pacemaker having marker means for capturing marker channel data, and inserting means for inserting the marker channel data into the data stream. 22. The implantable medical device system according to claim 21, comprising:
【請求項23】 前記非線形手段が、A/D変換を実行
する前にサンプリング・レートを決定するアナログ非線
形サンプリングA/Dコンバータを含んでいることを特
徴とする請求項21記載の植込形医用デバイス・システ
ム。
23. The implantable medical device according to claim 21, wherein said non-linear means includes an analog non-linear sampling A / D converter for determining a sampling rate before performing A / D conversion. Device system.
【請求項24】 前記非線形手段が、前記アナログ信号
を表す複数のディジタル・サンプルを生成するA/Dサ
ンプリング手段と、前記アナログ信号の変動レートの関
数として前記複数のディジタル・サンプルのうちのある
ものを取り込まずに見送るサンプル見送り手段とを含ん
でいることを特徴とする請求項21記載の植込形医用デ
バイス・システム。
24. A / D sampling means for generating a plurality of digital samples representative of the analog signal, and one of the plurality of digital samples as a function of a rate of variation of the analog signal. 22. The implantable medical device system according to claim 21, further comprising sample sending means for sending off the sample without taking in the sample.
【請求項25】 前記非線形手段が、スレショルド信号
を発生するスレショルド信号手段を備えており、前記ス
レショルド信号手段は、前記サンプルの取り込みが行わ
れるたびに前記スレショルド信号を発生開始することを
特徴とする請求項21記載の植込形医用デバイス・シス
テム。
25. The non-linear means comprises threshold signal means for generating a threshold signal, wherein the threshold signal means starts generating the threshold signal each time the sample is taken. 22. The implantable medical device system according to claim 21.
【請求項26】 クロック信号を発生するクロック手段
と、前記クロック信号が発生するたびに前記スレショル
ド信号と前記アナログ信号とを比較するように動作する
比較手段とを更に備えたことを特徴とする請求項25記
載の植込形医用デバイス・システム。
26. The apparatus further comprising: clock means for generating a clock signal; and comparison means operable to compare the threshold signal and the analog signal each time the clock signal is generated. Item 29. The implantable medical device system according to Item 25.
【請求項27】 信号履歴の関数として前記スレショル
ド信号を調節する手段を更に備えたことを特徴とする請
求項25記載の植込形医用デバイス・システム。
27. The implantable medical device system according to claim 25, further comprising means for adjusting the threshold signal as a function of signal history.
【請求項28】 プログラムされたデータの関数として
前記スレショルド信号を調節するプログラム手段を更に
備えたことを特徴とする請求項25記載の植込形医用デ
バイス・システム。
28. The implantable medical device system according to claim 25, further comprising program means for adjusting the threshold signal as a function of programmed data.
【請求項29】 前記スレショルド信号は初期値と長さ
とを有し、それら初期値と長さとの少なくとも一方を調
節する調節手段を更に備えたことを特徴とする請求項2
5記載の植込形医用デバイス・システム。
29. The apparatus according to claim 2, wherein the threshold signal has an initial value and a length, and further comprises adjusting means for adjusting at least one of the initial value and the length.
5. The implantable medical device system of claim 5.
【請求項30】 前記調節手段が、前記アナログ信号を
表すデータを蓄積してその蓄積したデータの関数として
前記スレショルド信号を調節する蓄積手段を含んでいる
ことを特徴とする請求項29記載の植込形医用デバイス
・システム。
30. The plant according to claim 29, wherein said adjusting means includes storing means for storing data representing said analog signal and adjusting said threshold signal as a function of said stored data. Embedded medical device system.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008515295A (en) * 2004-09-28 2008-05-08 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Industrial data compression system and method

Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030036746A1 (en) 2001-08-16 2003-02-20 Avi Penner Devices for intrabody delivery of molecules and systems and methods utilizing same
US6736942B2 (en) * 2000-05-02 2004-05-18 Johns Hopkins University Freestanding reactive multilayer foils
US6520910B1 (en) * 2000-10-13 2003-02-18 Ge Medical Systems Information Technologies, Inc. Method and system of encoding physiological data
US7024248B2 (en) 2000-10-16 2006-04-04 Remon Medical Technologies Ltd Systems and methods for communicating with implantable devices
DE10105431A1 (en) * 2001-02-07 2002-08-08 Biotronik Mess & Therapieg Signal evaluation method for the detection of QRS complexes in electrocardiogram signals
US6719689B2 (en) * 2001-04-30 2004-04-13 Medtronic, Inc. Method and system for compressing and storing data in a medical device having limited storage
US6910084B2 (en) * 2001-04-30 2005-06-21 Medtronic, Inc Method and system for transferring and storing data in a medical device with limited storage and memory
EP1417927A1 (en) * 2002-11-11 2004-05-12 Schiller AG Method and device for the detection and transmission of electrophysiological signals for use in a MRI system
CN101006348B (en) * 2004-04-18 2011-01-05 埃莱斯派克工程有限公司 Power Quality Monitoring
US7412345B2 (en) * 2004-05-18 2008-08-12 General Electric Company System, method, and article of manufacture for obtaining data
US8271093B2 (en) 2004-09-17 2012-09-18 Cardiac Pacemakers, Inc. Systems and methods for deriving relative physiologic measurements using a backend computing system
US7813808B1 (en) 2004-11-24 2010-10-12 Remon Medical Technologies Ltd Implanted sensor system with optimized operational and sensing parameters
US7292168B2 (en) * 2005-12-28 2007-11-06 Medtronic, Inc. DSP with variable sample frequency
US7955268B2 (en) 2006-07-21 2011-06-07 Cardiac Pacemakers, Inc. Multiple sensor deployment
US7756573B2 (en) * 2006-09-05 2010-07-13 Cardiac Pacemakers, Inc. Implantable medical device diagnostic data acquisition and storage
US8014851B2 (en) * 2006-09-26 2011-09-06 Cameron Health, Inc. Signal analysis in implantable cardiac treatment devices
DE102007059536B4 (en) 2007-12-11 2019-06-27 Robert Bosch Gmbh Method for operating a sensor arrangement and sensor arrangement
US8591395B2 (en) * 2008-01-28 2013-11-26 Ethicon Endo-Surgery, Inc. Gastric restriction device data handling devices and methods
US7487184B1 (en) * 2008-05-09 2009-02-03 International Business Machines Corporation Method, system, and computer program product for improved round robin for time series data
EP2294979B1 (en) 2009-09-14 2013-12-18 Imec Method and electronic medical device for simultaneously measuring an impedance and a biopotential signal
EP2298164B1 (en) 2009-09-14 2013-05-15 Imec Cardiac monitoring circuit with adaptive sampling
US8755868B2 (en) 2009-09-14 2014-06-17 Imec Adaptive sampling
US8849682B2 (en) * 2009-10-05 2014-09-30 Cardiac Pacemakers, Inc. Adaptive data storage and download in a medical device
US9523576B2 (en) * 2012-09-17 2016-12-20 Xsens Holding B.V. System and method for magnetic field data compression
US8866645B2 (en) * 2012-10-02 2014-10-21 The Boeing Company Method and apparatus for compression of generalized sensor data
US9113777B2 (en) * 2013-03-26 2015-08-25 Biobit Inc. Ultra low power platform for remote health monitoring
US10548498B2 (en) 2013-06-09 2020-02-04 Bsp Biological Signal Processing Ltd. Detection and monitoring using high frequency electrogram analysis
EP2954841A1 (en) * 2014-06-09 2015-12-16 B.S.P. Biological Signal Processing Ltd. Detection and monitoring using high frequency electrogram analysis
US9788721B2 (en) 2014-07-22 2017-10-17 Biobit, Inc. Low-power activity monitoring
US10129687B2 (en) 2014-08-11 2018-11-13 Biobit, Inc. Compressed sensing with machine-to-machine communication
EP3332232B1 (en) * 2015-08-03 2024-07-03 Missio B.V. Data logger and sampling and encoding methods for use in a data logger
CN109171701B (en) * 2018-07-05 2023-02-03 北京谷山丰生物医学技术有限公司 Method and device for improving frequency response of electrocardio acquisition system
CA3169566A1 (en) * 2020-03-25 2021-09-30 Frederic Wehowski Method and system for storing measurement data detected by a sensor device and indicative of an analyte in a sample of a bodily fluid
US11456075B2 (en) 2020-06-05 2022-09-27 Biotronik Se & Co. Kg Implantable medical device having a coding module

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4503510A (en) * 1980-10-31 1985-03-05 Sri International Method and apparatus for digital data compression
US4466440A (en) * 1981-11-12 1984-08-21 Telectronics Pty. Ltd. Heart pacer time-domain processing of internal physiological signals
JPS59216282A (en) * 1983-05-24 1984-12-06 Advance Res & Dev Co Ltd Living body signal processing system
US4567883A (en) * 1983-06-09 1986-02-04 Mieczyslaw Mirowski Data compression of ECG data using delta modulation
US4716903A (en) * 1986-10-06 1988-01-05 Telectronics N.V. Storage in a pacemaker memory
US4870685A (en) * 1986-10-26 1989-09-26 Ricoh Company, Ltd. Voice signal coding method
US4920489A (en) * 1987-08-14 1990-04-24 Cardiodata Inc. Apparatus and method for solid state storage of episodic signals
US5217021A (en) * 1991-07-30 1993-06-08 Telectronics Pacing Systems, Inc. Detection of cardiac arrhythmias using correlation of a cardiac electrical signals and temporal data compression
US5255186A (en) * 1991-08-06 1993-10-19 Telectronics Pacing Systems, Inc. Signal averaging of cardiac electrical signals using temporal data compression and scanning correlation
US5215098A (en) * 1991-08-12 1993-06-01 Telectronics Pacing Systems, Inc. Data compression of cardiac electrical signals using scanning correlation and temporal data compression
US5434564A (en) * 1991-09-30 1995-07-18 Koga Electronics Co., Ltd. Method and apparatus for producing pulses corresponding in number to the amount of changes in a physicial quantity
US5263486A (en) * 1991-11-01 1993-11-23 Telectronics Pacing Systems, Inc. Apparatus and method for electrocardiogram data compression
US5301677A (en) * 1992-02-06 1994-04-12 Cardiac Pacemakers, Inc. Arrhythmia detector using delta modulated turning point morphology of the ECG wave
DE59209305D1 (en) * 1992-07-31 1998-05-28 Pacesetter Ab Method for processing an electrical signal, in particular a heart-derived signal
US5312446A (en) * 1992-08-26 1994-05-17 Medtronic, Inc. Compressed storage of data in cardiac pacemakers
US5354315A (en) * 1993-06-04 1994-10-11 Intermedics, Inc. Cardiac stimulator with data converter for cardiac signal
US5543795A (en) * 1995-06-02 1996-08-06 Intermedics, Inc. Hybrid analog-to-digital convertor for low power applications, such as use in an implantable medical device
AU693388B2 (en) 1995-11-22 1998-06-25 Medtronic, Inc. System and method for compressing digitized signals in implantable and battery powered devices
US5603331A (en) * 1996-02-12 1997-02-18 Cardiac Pacemakers, Inc. Data logging system for implantable cardiac device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008515295A (en) * 2004-09-28 2008-05-08 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Industrial data compression system and method

Also Published As

Publication number Publication date
EP0884851A3 (en) 2000-10-18
US5836982A (en) 1998-11-17
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